2.4 Многократное использование теплоты

Часто применяемое многократное использование теплоты дает возможность улучшить тепловой баланс установки, так как энтальпия 1кг пара, покидающего систему, несколько ниже энтальпии пара, расходуемого на нагревание. Возникает, однако, проблема снижения температуры, поскольку вторичная теплота поступает в процесс с ее носителем, температура которого ниже температуры системы, следовательно, при непосредственном возвращении такого теплоносителя нельзя нагреть систему, из которой он вышел. Поэтому его можно применять либо в том случае, когда имеются менее нагретые потоки, либо предварительно увеличить температуру дополнительным подводом энергии.

При многократном выпаривании используется теплота вторичных паров, полученных в предыдущих аппаратах. Таким образом удается повысить эффект использования теплоты пара, поступающего на первую ступень системы (первичный пар).

К примерам многократного использования теплоты следует отнести дистилляционную колонну, в которой прямое многократное выпаривание проводится на каждой тарелке с использованием теплоты конденсации высококипящего компонента (испаряется компонент с более низкой температурой кипения).

3 Принцип наилучшего использования оборудования

Стоимость оборудования и его амортизация учитывается в стоимости продукции, необходимо реализовать технологическую схему с наименьшими капиталовложениями. Этому может способствовать достижение максимальной величины продукции, получаемой с единицы объема аппарата, т. е. наилучшее использование оборудования.

3.1 Применение рециркуляции

Возврат в процесс избытка реагентов применяется во время проведения реакции при стехиометрическом соотношении реагентов. Известно, что скорость процесса резко уменьшается при приближении к состоянию химического равновесия, следовательно, часто приходится прерывать процесс в значительном удалении от состояния равновесия, отводя из реактора смесь реагентов, содержащую не прореагировавшие исходные вещества, обеспечивает большую движущую силу процесса и, таким образом, увеличивает выход продукта в расчете на единицу объема аппарата. Из смеси, отводимой из реактора, отделяются продукты, а исходные вещества возвращают в процесс. В промышленности этот способ обычно применяется, когда положение равновесия не очень выгодно и можно легко выделить продукт из реакционной смеси. Типичным примером такого проведения процесса может служить синтез аммиака из азота и водорода при высоком давлении. Степень превращения исходных веществ во время одного прохода реагентов через реактор невысока (содержание аммиака в газах 8-25%), применение же рецикла исходных веществ, не подвергшихся превращению, позволяет значительно увеличить суммарную степень превращения. Чем интенсивней будет возврат реагентов, тем большее количество аммиака будет получено в единицу времени с единицы объема аппарата.

В подобной же аппаратуре получают метанол и изобутанол. Не прореагировавшие исходные вещества тоже возвращаются в цикл.

Это простейшие примеры рециркуляции, когда после отделения продуктов от выходящего из реактора потока исходные вещества снова возвращаются в процесс, вследствие чего увеличивается конечная степень превращения и производительность аппарата.