Analisis Pinch berbasis pendekatan desain konseptual dari panas

internal-kolom distilasi terintegrasi.

Tulisan ini menunjukkan kegunaan dari analisis pencetan sebagai alat untuk desain konseptual

dari panas internal-kolom distilasi terintegrasi (HIDiCs). Dimasukkan tepat ke dalam prosedur

desain keseluruhan, analisis pinch memungkinkan pendekatan cepat ke kinerja thermal yang

optimal, sementara membawa wawasan baru dan meningkatkan pemahaman desain HIDiC

alami. Seperti digambarkan dengan menggunakan keadaan seni propylene splitter sebagai kasus

dasar, pendekatan ini muncul menjadi alat penting untuk identifikasi ekonomis konfigurasi yang

menarik untuk aplikasi HIDiC.

PENDAHULUAN

Kebutuhan untuk pengembangan lebih berkelanjutan dalam proses industri telah mendorong

evaluasi lebih lanjut dari potensi untuk meningkatkan efisiensi energi kolom distilasi, yaitu,

sejauh ini konsumen energi terbesar di industri proses kimia. Hal ini telah menyebabkan minat

baru untuk realisasi praktis dari kolom internal panas terintegrasi, yang disebut HIDiC (Nakaiwa

et al, 2003;. Olujic et al., 2003). Konsep panas kopling ini menawarkan potensi untuk

penghematan tertinggi dalam konsumsi energi tunggal kolom. Yaitu, menggabungkan

keunggulan langsung recompression uap pada rasio tekanan terendah layak dengan operasi

hampir diabatic. Oleh karena itu sangat cocok sebagai alternatif untuk panas-pompa distilasi

dibantu didirikan, seperti yang ditemui dalam pemisahan kelas polimer campuran didih dekat;

propilena-propana splitter (PP-splitter) menjadi kasus yang paling menonjol dari jenis ini.

Menurut prinsip dasar dari HIDiC, diilustrasikan skematis pada Gambar 1, panas dipindahkan

dari panas bagian rektifikasi, operasi pada tekanan yang lebih tinggi, menjadi bagian pengupasan

dingin secara tray-to-tray. untuk meminimalkan upaya perpindahan panas, kolom konsentris

dengan bagian rektifikasi ditempatkan dalam bagian pengupasantampaknya konfigurasi yang

TEKNOLOGI MINYAK BUMI

NAMA : DWI APRIANSYAHNIM : 03101003044KELAS : BDOSEN PENGASUH : BUDI SANTOSO ST,MT

paling cocok untuk tray kolom (de Graauw et al., 2003), yang mendominasi bidang aplikasi yang

disebutkan di atas.

Desain ideal kolom HIDiC mengasumsikan jumlah setara tahap termal ditambah dari bagian dua

kolom, dengan tugas panas konstan per tahap (Nakaiwa et al., 2003). Namun, hal ini tidak sering

terjadi dalam praktek. Misalnya, PP-splitter biasanya berisi lebih banyak nampan di pembetulan

daripada di pengupasan bagian, dan seperti yang ditunjukkan oleh Sun et al. (2003) itu muncul

bahwa beberapa skema kopling yang mungkin. itu pilihan yang paling cocok ditemukan bahwa

dengan pengupasan bagian nampan terhubung ke nomor yang sesuai baki di bagian atas dari

bagian rektifikasi, yang memungkinkan bagian non-terintegrasi dari bagian rektifikasi untuk

beroperasi sebagai kolom konvensional. konfigurasi seperti akan disebut 'HIDiCs parsial'.

Karena hal ini menunjukkan lebih efek yang kuat dari kopling pengaturan, menjadi jelas bahwa

untuk setiap aplikasi studi optimasi diperlukan untuk sampai pada desain terbaik. Jadi, ada

kebutuhan untuk alat desain sederhana untuk memandu desainer untuk tiba pada suatu yang baik

merancang dan memberikan wawasan untuk perbaikan. Oleh karena itu, upaya yang dilakukan

dalam makalah ini untuk mengevaluasi kesesuaian dari mencubit analisis untuk tujuan ini, yang

selama tiga tahun terakhir dekade terbukti menjadi alat konseptual yang luar biasa untuk

meningkatkan efisiensi energi dari berbagai sistem proses, termasuk kolom distilasi. Konsep

teknologi Pinch telah banyak diterapkan pada beberapa studi dan proyek untuk tujuan desain

yang berbeda termasuk mengurangi operasi biaya dan konsumsi energi. Literatur kaya contoh

dan aplikasi yang sukses untuk teknik tersebut. Namun, tidak ada penelitian yang dipublikasikan

pada desain HIDiC telah mempertimbangkan teknik ini. Dalam tulisan ini, prinsip-prinsip

analisis pinch dan pedoman desain yang diadopsi dan diadaptasi sesuai untuk memberikan

bimbingan untuk desain konseptual dan peningkatan efisiensi energi HIDiCs. Operasi dan

pengendalian dari HIDiCs Namun tidak dibahas dalam karya ini. Sebuah studi terpisah pada isu-

isu ini akan dikhususkan untuk masalah penting ini. Dalam karya ini, analisis pinch digunakan

untuk dua tugas yang terpisah. Pertama, untuk merancang HIDiC diberikan sebagai jaringan

penukar panas, ini akan menghasilkan daerah penukar minimum dan energi tuntutan. Dalam hal

ini, HIDiC adalah preliminarily disimulasikan menggunakan paket simulasi komersial yang

tersedia. Kemudian, proses aliran laju aliran, temperatur dan lainnya properti seperti

memanaskan spesifik yang diambil akan digunakan untuk mencubit analisis desain. Data dasar

yang diperlukan dalam kasus seperti itu adalah spesifikasi dan kuantitas, data kolom dan

pemisahan pakan spesifikasi, selain output simulasi. itu Tugas kedua adalah untuk menerapkan

prinsip-prinsip analisis pinch untuk memeriksa kembali dan memperbaiki desain yang sudah ada.

HIDiC DAN JARINGAN PENUKAR PANAS

Dalam berbagai pabrik kimia seperti kilang, jaringan terdiri dari banyak unit penukar digunakan

untuk proses panas feed dengan memulihkan panas yang berharga dari proses (misalnya, distilasi

kolom, reaktor, dan sebagainya). Analisis Pinch terbukti menjadi alat yang efisien untuk

merancang sistem tersebut dengan konsumsi utilitas minimum dan biaya modal (Asante dan Zhu,

1997; Gadalla et al., 2003). Sebuah jaringan penukar panas (HEN) diproduksi dengan teknik

pinch ditandai oleh daerah penukar minimum, distribusi optimum panas beban pada unit penukar

dan minimum konsumsi utilitas panas dan dingin. Sebuah desain HIDiC dapat dilakukan dalam

baru metode di mana konfigurasi kolom direpresentasikan sebagai jaringan penukar panas.

Kolom perata akan dilihat sebagai sumber panas yang besar, dan juga pengupasan kolom akan

dianggap sebagai heat sink yang besar. dari ini sudut pandang, HIDiC dapat dirancang sebagai

penukar jaringan yang pulih panas dari bagian perata dan memberikan ke bagian pelepas.

Konsep pinch dari sudut pandang HIDiCs diwakili dalam Gambar 2. Kolom meluruskan diwakili

oleh panas streaming menggunakan pendingin yang mewakili kondensor kolom. Di sisi lain,

kolom pengupasan ditunjukkan oleh aliran dingin yang pertukaran panas dengan meluruskan

yang aliran panas melalui sejumlah penukar. bagian dari panas yang dibutuhkan oleh kolom

pemisahan disajikan dengan menggunakan pemanas eksternal, yaitu, reboiler kolom. panas

penukar jaringan yang panel panas diinstal pada tahap kolom. Secara teoritis, jumlah penukar

unit setara dengan jumlah tahap yang termal terintegrasi.

Data yang diperlukan untuk desain adalah cairan panggung dan arus aliran uap dan suhu dari

kedua kolom, dan rincian yang sama untuk kondensor dan reboiler sungai, di samping perubahan

entalpi dari setiap proses aliran. Suhu-entalpi diagram adalah berguna representasi dari data

termal aliran proses. Setiap aliran proses dapat diwakili oleh garis lurus (kadang-kadang kurva)

pada grafik suhu-entalpi. Semua aliran panas dikelompokkan sebagai salah satu aliran panas

besar, yang disebut kurva komposit panas. Demikian pula, semua aliran dingin digabungkan

menjadi sebuah kurva komposit dingin. Kurva ini disebut kurva komposit dari sebuah proses.

Menurut Linnhoff et al. (1982), kurva komposit hanya mewakili aliran produk dan aliran utilitas.

Dua kurva dapat diplot bersama-sama pada grafik yang sama dengan memisahkan mereka

dengan perbedaan suhu tertentu, yang dikenal sebagai perbedaan suhu minimum. Hal ini

digambarkan pada Gambar 3, yang menunjukkan kurva komposit baru dibangun untuk desain

HIDiC parsial. Garis atas mewakili aliran panas, yaitu, tahap perbaikan, sedangkan garis bawah

adalah untuk aliran dingin atau tahap striping. Angka ini mencakup semua informasi dari

eksternal dan aliran internal dan tahap kolom, seperti kurva komposit konvensional yang

mencapai hanya untuk arus proses eksternal. Daerah tumpang tindih antara kurva panas dan

dingin menunjukkan kurva maksimum Jumlah pemulihan panas untuk perbedaan suhu tertentu.

Bagian atas horizontal (x-axis) perbedaan antara dua kurva setara dengan tugas reboiler

minimum, sementara perbedaan horisontal yang lebih rendah memberikan tugas kondensor

minimum. Ketika HIDiC sangat ideal, kedua kurva akan mulai dari garis vertikal titik yang

sama, yaitu, tugas reboiler dan / atau tugas kondensor menjadi nol. Bahkan, dalam hal ini kasus,

reboiler dan / atau unit kondensor tidak dibutuhkan. Desain HIDiCs sebagai jaringan penukar

panas kemudian dapat dibuat dengan menggunakan prinsip-prinsip analisis pinch (Linnhoff et

al., 1982). Desain membutuhkan asumsi yang akan dibuat pada minimum diperbolehkan

perbedaan suhu. juga, beberapa kendala perlu dipaksakan, seperti pertandingan penyisihan, ruang

dan panas tugas fisik yang maksimal. Representasi baru dari HIDiC (Gambar 2 dan 3)

memberikan wawasan ke dalam sifat kinerja termal HIDiCs dan, sebagai akan ditampilkan

kemudian, digunakan sebagai alat konseptual, memungkinkan tiba di desain total biaya

minimum.

DESAIN HIDiC DENGAN PEMULIHAN PANAS MAKSIMUM

Kurva komposit yang dibangun biasanya untuk kolom distilasi untuk aliran proses eksternal,

yaitu, pakan, produk, dan kondensor dan aliran reboiler. Linnhoff et al. (1982) memberikan

prosedur perhitungan Untuk memperoleh kurva komposit untuk proses tertentu. Namun,

representasi ini memiliki sedikit digunakan untuk konfigurasi HIDiC karena hanya

mempertimbangkan aliran eksternal. Untuk HIDiC, dianjurkan untuk mewakili internal uap dan

aliran cairan pada semua termal digabungkan tahap kolom. Ini memberikan gambaran penuh dari

prosese HIDiC dan dapat menyebabkan wawasan berharga sifat dsar dari proses. Gambar 4

menunjukkan kurva komposit khas untuk desain HIDiC untuk pemisahan dari benzena-toluena

campuran. Data yang diperlukan untuk kasus hipotetis ini terkandung pada Gambar 4. Untuk

mendapatkan plot seperti ditunjukkan pada Gambar 4, kolom distilasi pertama disimulasikan

menggunakan ASPENþ. A ilustrasi rinci dari simulasi dan desain HIDiCs dapat ditemukan di

tempat lain (Gadalla et al., 2004). Kemudian, diperoleh suhu aliran cairan dan uap dan perubahan

entalpi diekstrak dan diimpor ke ASPEN pinch untuk memplot kurva komposit proses. Kurva ini

termasuk informasi mengenai laju aliran dan spesifik memanaskan semua aliran proses, seperti

sebagai kondensor, reboiler ,stage uap dan aliran cairan. Satu yang mungkin dilihat bahwa desain

HIDiC dari Gambar 4 adalah yang ideal satu karena tugas reboiler sama dengan nol. plate ini

terlihat di sisi kanan angka ketika dua kurva mulai pada garis entalpi vertikal yang sama. Seperti

yang telah ditunjukkan, kondensor bekerja setara dengan 413 kW dan jumlah panas recovery,

yang ditandai oleh tumpang tindih antara dua kurva, adalah 2866 kW. Titik pinch dapat

direpresentasikan oleh garis vertikal dalam diagram kurva komposit. baris ini memotong kurva

komposit pada suhu minimum perbedaan (jarak pemisah). Suhu dari pinch adalah di mana kurva

komposit dipotong oleh garis pinch. Pinch membagi desain proses menjadi dua tahap, dan

karenanya mengklasifikasikan sungai menjadi dua kelompok, aliran atas pinch dan sungai bawah

pinched. Prinsip-prinsip utama desain menggunakan analisis pinch adalah: tidak ada pendingin

diperbolehkan di atas pinched dan sama tidak ada pemanas di bawah pinched. Selain itu, ada

panas yang ditransfer di pnch. Memuaskan pedoman ini akan mengurangi konsumsi energi dari

proses distilasi (Smith, 1995).

Untuk memasukkan informasi lebih dari distilasi proses ke kurva komposit, proses perpindahan

panas di tahap kolom dapat ditumpangkan. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 4, hal ini dapat

dilakukan dengan mewakili perpindahan panas pada setiap tahap oleh garis lurus yang

menghubungkan suhu dari tahap meluruskan dengan sesuai tahap yang stripping. Setiap baris

mewakili proses perpindahan panas dari satu tahap dalam kolom rektifikasi ke tahap yang sesuai

di kolom pemisahan. Garis-garis ini setara dengan unit penukar panas atau panel ditempatkan

pada kolom tahap. Setiap baris dimulai pada kurva komposit panas di suhu uap panas dan

berakhir pada komposit dingin kurva pada suhu cairan dingin.

Ketinggian garis setara dengan suhu gaya desakan yang melintasi panggung di mana panas

dipindahkan; Namun, lebar tidak perlu menunjukkan tugas perpindahan panas ini. Seperti

ditunjukkan, beberapa garis silang atas pinch; ini berarti bahwa garis-garis ini mentransfer panas

dari di atas sejumput di bawah pinch. yang merupakan pelanggaran prinsip-prinsip analisis

pinch. Transfer panas pinch ini dilakukan pada tahap-tahap 4, 5 dan 6 ini mungkin. dikenakan

konsumsi energi lebih, yaitu, tugas reboiler atau tugas kondensor tidak pada nilai minimum.

Ketika tugas reboiler sudah nol untuk desain HIDiC ini ideal, tugas kondensor (413 kW) harus

berada pada nilai yang lebih tinggi daripada satu minimum. Akibatnya, jumlah pemulihan panas

lebih tinggi dari apa yang diperlukan untuk mencapai HIDiC ideal. Dengan kata lain, hal itu

mungkin diharapkan untuk mencapai desain HIDiC sama dengan area transfer panas yang lebih

kecil dan konsumsi utilitas kurang. Dengan demikian, untuk meningkatkan kinerja dari desain

asli, keadaan yang melanggar aturan teknologi pinch harus dihindari. Akibatnya, perpindahan

panas di tiga tahap ini tidak boleh dilakukan. Perhitungan ini dilakukan dengan menggunakan

ASPENþ di cara bahwa perpindahan panas di tahap ini adalah tahap penjepitan tidak dianggap.

Hal ini akan mengarah pada integrasi panas baru Skema dengan kesempatan untuk penghematan

energi yang lebih baik. Skema integrasi panas diubah maka akan memiliki panas mentransfer

seluruh tahapan kolom kecuali tahap 4, 5, 6 (Gambar 5). Desain dimodifikasi dalam praktek akan

memiliki panel transfer panas hanya pada tahap terintegrasi, sedangkan tahap 4-6 akan

beroperasi tanpa panel. Dan karena lokasi titik pinch hanya sensitif terhadap suhu profil yang

pada gilirannya diatur oleh tekanan rasio, lokasi tahap terjepit kemudian stabil.

Dalam Tabel 1, hasil desain dimodifikasi dibandingkan dengan desain aslinya. Hasil ini seperti

yang disebutkan sebelumnya diperoleh dari alat simulasi ASPENþ. Biaya tahunan Total

dilaporkan dalam tabel termasuk biaya investasi kolom, kondensor, kompresor dan media

perpindahan panas (perangkat). Biaya reboiler tidak terkandung sejak HIDiC ideal dan reboiler

tidak diperlukan. Biaya juga account untuk listrik dan air konsumsi. Biaya korelasi untuk

peralatan termasuk shell kolom dan nampan, kompresor, kondensor, reboilers dan perangkat

perpindahan panas dan biaya operasi listrik dan air pendingin adalah yang diusulkan oleh

Douglas (1998). Untuk memperhitungkan kompleksitas HIDiC dibandingkan dengan kolom

distilasi normal, biaya kolom terpasang dikalikan dengan 1,5. Satu dapat melihat bahwa

perbandingan Tabel 1 tidak termasuk kontrol atau startup masalah karena penelitian ini

dikhususkan untuk desain konseptual saja. Karena di sini hanya dua pilihan yang ideal

dipertimbangkan, pengecualian dari reboiler dan kondensor, diperlukan untuk startup, tidak

penting, karena biaya yang berkaitan dengan unit-unit ini adalah sama untuk kedua kasus.

Seperti terlihat pada Tabel 1, desain dimodifikasi membutuhkan sedikit panas untuk mencapai

ideal HIDiC. Tugas kondensor dan konsumsi air keduanya berkurang dan total area perpindahan

panas yang dibutuhkan adalah 36% kurang dari yang dibutuhkan untuk desain aslinya. itu

penghematan beban kompresor adalah sekitar 4% dan karenanya listriknya konsumsi juga akan

berkurang. Desain diubah memiliki total biaya yang lebih rendah dengan penghematan 4%

sehubungan dengan biaya desain aslinya.

Dari Gambar 6, dapat dilihat bahwa berkat substansial pengurangan total area perpindahan panas

area yang dibutuhkan per tahap akan tetap relatif kecil. Gain mengesankan seperti di sisi area

perpindahan panas keseluruhan telah muncul dari kenyataan bahwa dalam hal desain

memodifikasi suhu gaya desakan meningkat secara substansial (lihat Gambar 7), karena

menghindari ketidaksesuaian perpindahan panas. Aplikasi ini baru ide dapat menyebabkan

penghematan yang cukup besar dalam kasus di mana tugas kondensor yang lebih besar dari tugas

reboiler. dalam kasus, penghematan tambahan dalam konsumsi utilitas panas dapat dicapai.

SEBUAH DESAIN HIDiC MODIFIKASI UNTUK PP-SPLITTER

Dalam prakteknya aplikasi setuju untuk pelaksanaan konsep integrasi panas ini adalah mereka di

mana pompa panas sudah ditetapkan sebagai teknologi, yaitu, di energi intensif pemisahan

campuran didih dekat seperti propilena-propana dan pemisahan seperti. Karena persyaratan

kemurnian produk yang berbeda, propilena-pemisahan propana kolom (disebut PP-splitter) berisi

tahap biasanya jauh lebih dalam meluruskan daripada di pengupasan bagian kolom. Hal ini

diamati oleh studi terpisah dilakukan pada HIDiCs oleh Sun et al. (2003) bahwa 'desain atas' jauh

lebih efisien daripada alternatif bottom untuk splitter propilena-propana. Dalam 'desain atas',

yang tahap pengupasan yang terintegrasi dengan jumlah setara dari tahap atas bagian rektifikasi,

sedangkan yang lebih rendah (tidak terintegrasi) bagian dari bagian rectifying beroperasi sebagai

kolom normal. Hal sebaliknya adalah kasus dengan 'Desain Dasar'. Kinerja relatif dari dua kasus

diilustrasikan dalam Tabel 2, yang mencakup ilustrasi skematis dari desain atas dan bawah. The

operasi yang sesuai kondisi, untuk kasus dasar HIDiC-jenis PP-splitter, diberikan dalam Tabel 3.

Jelas , semua tugas dan area transfer panas yang sesuai jauh lebih besar dalam kasus ' desain

bottom ' . Di sini , bagian atas , biasanya operasi bagian bagian rectifi - kation tidak melakukan

cukup , yang berarti bahwa hampir semua pekerjaan pemisahan terkonsentrasi di bagian terpadu

agak pendek , di mana refluks besar / mendidih diperlukan untuk melakukan sesuai dengan yang

relatif kecil jumlah pelat teoritis . Yaitu , rasio refluks di atas ( bagian yang normal ) jauh di

bawah minimum untuk operasi normal ( ini bagian dari bagian ini jauh dari baki pakan dan

dengan demikian dapat dioperasikan pada kondisi teoritis tidak sehat seperti itu) . Meskipun

konfigurasi ini tidak layak elaborasi lebih lanjut, dievaluasi di sini bersama-sama dengan salah

satu yang paling menguntungkan dengan menggunakan profil suhu panggung dan kurva

komposit , karena ini memberikan wawasan yang berguna dalam sifat konfigurasi yang

dikenakan dari proses perpindahan panas.

Gambar 8 menunjukkan suhu tahap kolom untuk setiap desain sebelum mentransfer panas dari

kolom rektifikasi ke kolom pemisahan serta setelah panas sedang ditransfer antara dua kolom.

Mencolok, dalam kasus desain dasar, 17 tahap pengupasan pertama didinginkan setelah

mentransfer panas dari kolom rektifikasi. Ini berarti bahwa aliran cairan dingin pada tahap ini

kehilangan panas dan menjadi lebih dingin. Hal ini menunjukkan bahwa sungai-sungai ini

mengkonsumsi utilitas dingin seperti aliran panas daripada menerima panas dari aliran panas

lainnya. Ini merupakan konsekuensi dari fakta bahwa karena pemisahan tidak cukup di bagian

perbaikan tahap atas pengupasan bagian mengandung relatif lebih banyak propylene dan

akibatnya memiliki suhu yang lebih rendah pada tekanan yang sama. Satu-satunya obat yang

akan meningkatkan rasio kompresi yang sesuai, Namun yang merugikan untuk tugas kompresi .

Di sisi lain , rasio kompresi layak terendah untuk HIDiC adalah bahwa yang memastikan bahwa

suhu terendah di bagian absorbsi lebih tinggi dari suhu tertinggi di bagian stripping . Tentu saja ,

perbedaan suhu minimum menyiratkan luas perpindahan panas maksimum dan ini adalah trade

off khas con - perhatian berikutnya selama desain instalasi untuk transfer panas . Kembali ke

sakit - situasi di atas dibahas , secara keseluruhan , jumlah panas yang pulih dari tahap perbaikan

kurang dari apa yang tersedia dan sebaliknya , kelebihan utilitas keren - ing dikonsumsi .

Akibatnya , lebih banyak panas yang harus ditransfer antara dua kolom untuk mengurangi tugas

reboiler lanjut . Di sisi lain , semua tahapan strip- ping di pemanfaatan panas yang tersedia untuk

kasus ini benar-benar dimanfaatkan dalam pemanasan aliran dingin dari desain top dipanaskan

dengan memulihkan panas dari tahap meluruskan.

Table 9 dan 10 menunjukkan kurva komposit besar untuk desain atas dan bawah masing-masing.

Kurva besar komposit adalah bentuk lain dari representasi suhu-entalpi suatu proses (Smith,

1995). Dalam hal demikian, garis dengan kemiringan negatif merupakan aliran panas atau

sekelompok sungai, sementara sungai dingin yang diwakili oleh garis dengan kemiringan positif.

Aliran panas dapat digunakan untuk memanaskan aliran dingin jika ada suhu pendorong yang

layak. Daerah kesenjangan antara dua garis panas dan dingin setara dengan jumlah pemulihan

panas. Selain itu, titik pinch dapat dideteksi dari kurva batas komposit; terletak di mana kurva

menyentuh nol-axis entalpi . Kurva komposit grand ' desain top' menunjukkan bahwa semua

bagian rektifikasi hot stream dapat memberikan panas ke bagian pengupasan sungai dingin .

Oleh karena itu , semua memanaskan tersedia di bagian rectifying ditransfer ke bagian stripping .

Tugas pendinginan diperlukan , seperti terlihat pada Gambar 9 , hanya mewakili tugas

pendinginan diperlukan kondensor . Sebaliknya, kurva komposit grand 'bottom design'

mengungkapkan bahwa bagian dari pengupasan aliran panggung berperilaku aliran panas ;

sungai-sungai ini seharusnya diintegrasikan dengan perbaikan aliran panas. Atau , mereka

didinginkan , mengkonsumsi tugas pendinginan tambahan dan mengurangi jumlah aktual

pemulihan panas dari tahap perbaikan . Selain itu , jumlah panas pulih terbukti menjadi kurang

dari yang tersedia pada tahap meluruskan. Kesimpulannya, HIDiC 'bottom design' membutuhkan

perpindahan panas lebih banyak untuk mengkompensasi kekurangan dari kinerja desain , dan

akibatnya , efisiensi energi sedikit diperoleh .

Menurut kurva 8 dan 9 , situasi titik pinch terjadi pada tahap bawah ' desain top ' the HIDiC . Hal

ini menunjukkan bahwa hal itu bisa mungkin untuk meningkatkan desain dengan mengubah

skema integrasi panas . Sebuah usaha untuk meningkatkan kinerja energi dari ' desain top'

disampaikan dua konfigurasi yang mungkin , yaitu , dua modifi - kation dari desain asli skematis

diperlihatkan pada Gambar 11 . Perbaikan pertama adalah perubahan dalam tingkat perpindahan

panas di beberapa top pertama dan beberapa tahapan terakhir dari bawah kolom . Dalam

modifikasi desain ini ( 'top - baru' ) , tugas panas meningkat pada tahap ini . Desain transfer 2600

kW panas di tahap 1-4 dan 54-57 , dan semua orang lain bertukar tugas panas konstan 1600 kW .

Nilai tugas panas ini diperoleh dengan menggunakan ASPENþ simulasi sedemikian rupa bahwa

tugas reboiler dikurangi untuk mencapai nol . Desain ini memanfaatkan

suhu yang besar penggerak tahap atas dan sebagai hasilnya , kurang panas total perlu

diintegrasikan untuk mencapai nol tugas reboiler ( ideal) , dibandingkan dengan desain asli

( lihat Tabel 4 ) . Juga , kompresor tidak perlu com - press begitu banyak uap dan juga kondensor

tidak dipaksa untuk menyingkat jumlah tambahan uap . Jadi , Keuntungan dari desain 'top - baru'

adalah bahwa luas perpindahan lebih sedikit panas yang diperlukan pada sebagian besar tahap

kolom dan hanya beberapa tahap di bagian atas dan bawah membutuhkan jumlah yang lebih

besar . Dalam keseluruhan , biaya oper - asi listrik dan air pendingin kurang dari yang

dibutuhkan oleh desain aslinya . Selain itu, biaya investasi peralatan panel pengalihan com -

pressor , kondensor dan panas yang relatif lebih murah . Desain memiliki total penghematan

biaya 3 % sehubungan dengan desain aslinya . Tantangan kontrol desain ini tidak berbeda dari

orang-orang untuk asli desain 'top ' karena kedua konfigurasi mengadopsi skema integrasi panas

yang sama . Atau , bagian bawah pengupasan tahap terintegrasi dengan beberapa tahapan di

bagian bawah bagian rectifying ( 'top -bottom ' ) . Desain baru ini transfer tingkat panas konstan

1790 kW di semua tahapan kolom ; Namun , tiga tahap terakhir ( 55-57 ) dari kolom pemisahan

inte - parut dengan tahap 97-99 dari kolom rektifikasi . Kebutuhan integrasi panas total masih

lebih kecil dari yang dibutuhkan untuk desain asli . Akibatnya , desain 'top -bottom ' memiliki

keuntungan yang membutuhkan jumlah yang relatif kecil dan konstan luas perpindahan panas

pada semua tahap terintegrasi dibandingkan dengan yang asli desain 'top ' . Juga, kompresor dan

kondensor beban relatif kecil . Namun membangun konfigurasi HIDiC seperti dua bagian

mungkin tidak layak karena kompleksitas desain mekanik terkait . Menurut hasil diringkas dalam

Tabel 4 , baik modifikasi menghasilkan kinerja yang lebih baik . Secara umum, desain 'top -

baru' memerlukan lebih sedikit beban kompresor dan kondensor tugas serta area perpindahan

panas yang lebih kecil sehubungan dengan alternatif lain . Akibatnya, ada pengurangan dalam

biaya tahunan total desain top- baru 240 k $ / y untuk biaya desain aslinya . Penghematan biaya

ini mungkin lebih penting untuk distilasi kotak dingin di mana biaya refrigeran memainkan peran

penting . Hal ini menunjukkan bahwa dengan mengubah skema integrasi panas dari desain yang

diberikan , peluang untuk perbaikan lebih lanjut mungkin timbul .

KESIMPULAN

Prinsip analisis Pinch telah dimasukkan ke dalam desain konseptual internal kolom distilasi

panas terintegrasi. Sebuah representasi baru dari konfigurasi HIDiC telah diperkenalkan, yang

memungkinkan baik desain optimal (biaya total minimum) HIDiC dan pemahaman yang lebih

baik dari kinerja suatu kolom yang kompleks. Pedoman teknologi Pinch telah berhasil diterapkan

untuk meningkatkan kinerja termal yang diberikan PP-splitter desain HIDiC