Інтенсифікація процесів тепло- і масообміну холодильного обладнання блоку вторинної конденсації виробництва синтетичного аміаку - Автореферат

Біля 50 % від загального споживання електроенергії агрегатом синтезу припадає на блок вторинної конденсації продукційного аміаку з циркуляційного газу. Однак їх холодопродуктивність залежить від коливань температури атмосферного повітря, що призводить до неможливості стабілізації температурного режиму блоку вторинної конденсації. Зважаючи на це, набуває актуальність розробка енергозберігаючого процесу вторинної конденсації за допомогою тепловикористуючих холодильних систем на основі досліджень та математичного моделювання процесу охолодження циркуляційного газу. Дисертаційна робота виконана на кафедрі автоматизації хіміко-технологічних процесів та екологічного моніторингу НТУ “ХПІ” у рамках держбюджетної тематики Міністерства освіти та науки України “Математичне моделювання гетерогенних процесів з енергозбереженням як наукова основа екологічно орієнтованих та природоохоронних технологій” (№ ДР 0120U000971), в якій здобувач була виконавцем окремого розділу. виконати синтез енергозберігаючої схеми блоку вторинної конденсації із застосуванням нової системи охолодження циркуляційного газу, що забезпечує можливість виключення АТК і температурної стабілізації процесу вторинної конденсації та провести техніко-економічне обґрунтування прийнятих технічних рішень.У першому розділі проведено аналітичний огляд сучасних тенденцій розвитку аміачних виробництв, систем виділення продукційного аміаку та його існуючого апаратурно-технологічного оформлення, методів розрахунку процесів тепло - і масообміну абсорбційно-холодильних установок. Показано, що найбільш енергоємним є процес отримання продукційного аміаку G2 шляхом його конденсації з циркуляційного газу в блоці вторинної конденсації (рис. Однак за існуючого апаратурно-технологічного оформлення АХУ неможливо домогтись суттєвого підвищення її холодопродуктивності у весняно-літній період через залежність температурного режиму конденсації продукційного аміаку у випарниках від температури атмосферного повітря. За результатами розрахунків обох термодинамічних циклів сформовано вибірку статичних режимів АХУ, за якою були встановлені кількісні залежності основних показників ефективності АХУ (холодопродуктивність Ф, зона дегазації розчинів xr-xa, температура кипіння холодоагенту у випарнику t0, кратність циркуляції розчинів f) від температури атмосферного повітря ТВЗ. Остання, як відомо, може бути підвищена за рахунок зменшення кратності циркуляції розчинів f згідно з рівнянням: (1) де q - питомий тепловий потік у випарнику, КДЖ/кг; D - витрата рідкого аміаку з конденсатора до випарника, кг/год; Gr - витрата водоаміачного міцного розчину з абсорбера, кг/год.За відсутності надійних відомостей для визначення коефіцієнта тепловіддачі АВН в умовах підвищеного тиску (30 МПА) і конденсації аміачної пари з концентрацією до 11 % об. розрахунок його здійснювався за загальновідомою формулою Краусольда (3), а коефіцієнт тепловіддачі АМТ в області розвиненого кипіння аміаку визначався за рівнянням Купріянової (4): Вт/м2?К; (3) Вт/м2?К, (4) де А - коефіцієнт, що визначається теплофізичними властивостями газу; W - вагова швидкість газу, кг/м2?с; DBH - внутрішній діаметр труб, м2; QF - питомий тепловий потік, Вт/м2; РМТ - тиск у поміжтрубному просторі випарника, кгс/см2. Зростання Ф і GКВИХ та зменшення ТЦВИХ до деякої межі з підвищенням витрати флегми обумовлено збільшенням концентрації аміаку в рідкій фазі у поміжтрубному просторі, внаслідок чого за умов постійності тиску зменшується температура кипіння холодоагенту. 7В) необхідно змінити технологічний режим роботи випарника: підвищити витрату холодоагенту з 10,82 до 17,5 т/год і концентрацію аміаку у рідкому холодоагенті на вході з 0,994 до 0,998 кг/кг, витрату флегми зменшити з 0,7 до 0,31 т/год. При цьому враховувалось, що абсорбується 100 %-вий аміак, завдяки чому коефіцієнт масопередачі КХ повністю визначається коефіцієнтом масовіддачі BX в рідкій фазі, величина якого встановлюється критеріальним рівнянням: кг/м2?с, (6) де DX - коефіцієнт дифузії у рідкій фазі, м2/с; RX - густина рідини, кг/м3; UПРИВ - зведена товщина плівки, м; REX, PRX? - відповідно критерій Рейнольдсу і дифузійний критерій Прандтля; А, m, n - експериментальні коефіцієнти, що визначаються гідродинамічним режимом розчину.В роботі вирішено науково-практичну задачу розробки методики проектування енергозберігаючих систем охолодження циркуляційного газу підвищеної холодопродуктивності блоку вторинної конденсації у виробництві синтетичного аміаку за рахунок додаткової утилізації низькопотенційної теплоти з рівнем температури 90 0С. Проаналізовано сучасний стан апаратурно-технологічного оформлення процесу виділення продукційного аміаку у блоці вторинної конденсації агрегатів синтезу серії АМ-1360 та встановлено, що найбільш енергоємним є аміачний турбокомпресорний агрегат АТК, на долю якого припадає майже 50 % електроенергії всього агрегату. Зроблено висновок про можливість підвищення енергоефективності агрегату за рахунок виключення АТК зі схеми блоку вторинної конденсації

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ