Параграф 19. Эксергетический анализ многоцелевых установок.

Значительная часть установок химической промышленности, в которых получают несколько готовых продуктов, отличающихся потребительскими свойствами и видом, относят к многоцелевым. Такие установки широко распространены в процессах разделения.

В общем случае получение каждого продукта в многоцелевых установках характеризуется специфическими условиями. При эксергетическом анализе таких систем необходимо учитывать как структурные особенности установки, так и изменение качества каждого продукта в процессе его переработки.

Преобразование эксергии на различных участках технологической установки неравномерно. Чем дальше от входа происходит такое преобразование, тем больших энергозатрат оно требует. Неравноценность эксергетических затрат, связанных с производством нескольких различных целевых продуктов, удобно оценивать с помощью показателя, рассчитываемого на единицу затрачиваемой эксергии. При этом следует учитывать специфику эксергетических затрат, связанных с преобразованиями каждого продукта на всех этапах его получения. Она обусловлена неодинаковой эффективностью одновременно протекающих различных процессов (гидромеханических, тепломассообменных, химических).

Особенности эксергетических превращений, связанных с получением отдельных продуктов в многоцелевых установках, возможно оценивать с помощью показателя

, (19.1)

где r ‒ коэффициент, учитывающий прирост суммарных затрат, связанных с обработкой i-ого продукта в установке на рассматриваемом участке технологической схемы; ‒ эксергетический КПД процессов обработки i-ого продукта на рассматриваемом участке многоцелевой установки.

Показатель характеризует эффективность преобразований всех видов эксергии, связанных с обработкой данного продукта на рассматриваемом участке технологической схемы или всей многоцелевой установки в целом. Он учитывает изменение всех видов затрат на рассматриваемом этапе преобразований данного продукта, а также служит обобщенной характеристикой, отражающей эксергетические, стоимостные и структурные особенности преобразований, связанных с производством данного продукта в установке.

Производительность многоцелевой установки оценивают на основе эксергетической производительности (мощности) N_EX с учетом неравноценности эксергетических затрат, связанных с производством различных продуктов. Этот показатель называется приведенной эксергетической производительностью (мощностью)

, (19.2)

где G_i, e_i ‒ соответственно количество и удельная эксергия i-ого продукта, рассчитанная для условий нормального технологического режима работы установки; и ‒ коэффициенты термодинамической неравноценности эксергии соответственно при рабочем и базовом технологических режимах.

За базовые принимают условия получения одного из продуктов, как правило, имеющего наибольшую эксергию.

Приведенная эксергетическая производительность (мощность) является условной величиной, соответствующей производительности установки при получении всех продуктов в одинаковых условиях. Она отражает не только количественную, но и качественную сторону эксергетических затрат, связанных с одновременным выпуском нескольких целевых продуктов на установке.

Долю эксергетических затрат, обусловленных выпуском отдельных продуктов в многоцелевой установке, определяют по формуле

, (19.3)

где Е_i ‒ эксергия i-ого продукта; ‒ суммарная эксергия всех материальных и энергетических потоков на входе в установку; З₀ и З_i ‒ удельные приведенные эксплуатационные затраты на единицу эксергии соответственно в начале процесса и в месте вывода i-ого продукта.

На основе величины m_i рассчитывают удельные показатели работы многоцелевой установки по отношению к отдельным готовым продуктам

, (19.4)

где а_i ‒ удельный показатель (эксергетические, капитальные и другие затраты) по i-ому продукту; А ‒ общие затраты по установке (эксергетические, капитальные и др.); G_i ‒ производительность установки по i-ому продукту.

Изложенная методика расчета основных показателей работы многоцелевых установок на основе оценки эксергетических затрат, связанных с одновременным получением нескольких готовых продуктов, позволяет дифференцированно подходить к расчету себестоимости отдельных продуктов с учетом их состава и места получения.