Propilén-propán szplitterek hőszivattyús kialakításainak vizsgálata
PROPILÉN-PROPÁN SZPLITTEREK HŐSZIVATTYÚS KIALAKÍTÁSAINAK VIZSGÁLATA
Készítette: Pregun Bálint Attila (másodéves MSc hallgató)
Témavezető: Dr. Láng Péter (egyetemi tanár)
Konzulens: Dr. Hégely László (egyetemi docens)
A desztilláció a vegyipari elválasztó műveletek 95%-át teszi ki (Sholl & Lively, 2016), bár jelentős energiaigénye van, és termodinamikai hatékonysága pedig igen alacsony. Az ipar energiafogyasztásának 10%-át, a vegyipar energiaigényének a 40%-át képviseli az USA-ban.
A vegyipariban egyre inkább előtérbe kerül a folyamatok hatékonyságának növelése, például olyan optimalizáció révén, mely során egy időben több szempontot is figyelembe vesznek. A hőszivattyús eljárások több fronton is eredményesnek bizonyulnak intenzifikálás szempontjából. A két leggyakrabban kutatott megoldás a párakompressziós (VRC) és a folyadékexpanziós (BF) hőszivattyú.
A vegyiparban az egyik legnagyobb energiaigényű folyamat a propilén-propán elegy elválasztása, ami rendkívül nagy (150-200) tányérszámú kolonnákban történik. A MOL százhalombattai telephelyén két propilén-propán szplitter található: az egyik a fluidkatalitikus krakkoló (FCC) üzemhez tartozik, a másik a kokszoló üzemrészben van. Mindkét kolonna VRC-t alkalmaz.
A vállalat kolonnáinak különböző szempontú vizsgálatát professzionális folyamatszimulátorban (ChemCad) végeztem el. A VRC és BF hőszivattyús megoldásokat hasonlítottam össze, figyelembe véve a munkaközeg mennyiségének optimális megválasztását. Számításaim során érzékenységvizsgálatokat végeztem, és a folyamatszimulátorba beépített optimalizáció funkciót használtam. A számítások egy részét Excelben végeztem. A célfüggvény a VRC esetében a kompresszor teljesítményének minimalizálása volt. A betáplálás optimális helyét is meghatároztam. A kompresszióviszony minimumát és a teljesítménytényező (COP) maximumát kerestem meg az egyes esetekre. Emellett figyelembe vettem a környezetre gyakorolt hatást (CO2-emisszió), és gazdaságossági számításokat is végeztem.
A jelenleg üzemelő rendszerre fejlesztési javaslatokat tettem. Eredményeim révén bizonyítottam, hogy a hőszivattyús energiacsökkentési megoldásoknak van jövője környezetvédelmi és gazdasági szempontból is, a teljes éves költség és a CO2-kibocsátás jelentősen csökkenthető.
Irodalom
Sholl, D. S., & Lively, R. P. (2016). Seven chemical separations to change the world. Nature, 532(7600), 435–437. https://doi.org/10.1038/532435a
szerző
-
Pregun Bálint Attila
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Láng Péter
Egyetemi tanár, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék -
Dr. Hégely László
egyetemi docens, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék