Materi Konsumsi Energi Spesifik.docx

Pemuliahan Produk ( Product Recovery) Prinsip keuntungan ekonomi dari peningkatan pengawasan (kontrol) biasanya adalah peningkatan pemulihan (recovery) nilai produk berharga. ada pengecualian untuk aturan ini, karena kondisi operasi yang optimal tergantung juga pada biaya pemanasan dan pendinginan. Namun, sebagian besar produk lebih berharga daripada energi yang digunakan untuk memisahkannya. ini bukan untuk mengatakan bahwa biaya energi harus diabaikan, pada kenyataannya, mereka meningkat dan lebih penting yang melekat padanya. Tetapi, pada tulisan ini, kenaikan biaya energi telah memaksa nilai produk naik pada kecepatan yang sama, sehingga nilai relatifnya hampir tidak berubah sama sekali. Akibatnya, pemulihan produk akan diperiksa sebelum kontribusi biaya energi. Meskipun diskusi ini terutama berlaku untuk menara yang menghasilkan produk yang dijamin, konsep-konsepnya akan berguna ketika mempertimbangkan yang lain juga.

pemulihan ditentukan untuk produk yang dijamin, pemulihan didefinisikan sebagai jumlah produk yang dapat dijual yang dihasilkan per unit komponen itu dalam umpan. Dalam matematik, recovery dari komponen i didefinisi sebagai Ri =

𝑃 𝐹 𝑍𝑖

di mana P adalah aliran produk, F laju umpan, dan zi fraksi yang dibentuk oleh komponen, dalam unit yang konsisten. dengan demikian kita berbicara tentang perolehan propilena dari kolom propana-propilena atau pemulihan isobutana dari butana splitter. Mengamati persamaan diatas tidak termasuk istilah yang berkaitan dengan kualitas produk. untuk produk yang dijamin, pemulihan berlaku khusus untuk produk dan tidak untuk komponen produk. Jika, misalnya, satu-satunya spesifikasi pada produk propana adalah kemurnian 95 persen, 5 persen sisanya bisa menjadi yang lain. kemudian etana, butana, karbon dioksida, dll. semuanya dapat memerintahkan harga jual propana selama totalnya tidak melebihi 5 persen. perhatikan juga bahwa pemulihan mungkin melebihi 100 persen, tergantung pada spesifikasi produk yang dijamin. pada kenyataannya, batas atas pemulihan layak digambarkan pada titik ini. pemulihan maksimum akan tercapai ketika semua umpan meninggalkan produk, yaitu ketika P = F, kemudian dari persamaan diatas. meskipun batas atas ini merupakan kondisi yang tidak masuk akal, ini memungkinkan pemulihan dievaluasi pada seluruh jajaran kemurnian produk yang mungkin. variasi dalam pemulihan sebagai fungsi kemurnian akan paling penting dalam menilai manfaat dari peningkatan kontrol. konsep pemulihan kehilangan beberapa signifikansi ketika diterapkan pada produk-produk berkualitas variabel yang nilainya dapat berubah dengan kualitas. bagi mereka, program pengoptimalan akan mencakup laju aliran, komposisi, dll. faktor pemulihan sebenarnya hanyalah substitusi untuk kelompok istilah di sisi kanan dari persamaan diatas. itu akan sangat berguna dalam mengevaluasi hubungan ekonomi yang terlibat dalam pemurnian produk yang dijamin dan nantinya akan muncul dalam sistem kontrol kualitas produk.

Recovery vs purity untuk meningkatkan kualitas, entah bagaimana kuantitas harus menurun. atau melihatnya dengan cara lain, pengurangan kualitas akan memungkinkan peningkatan pemulihan yang sepadan. perbaikan dalam pemulihan akan dicapai dengan mengurangi kemurnian yang mendekati spesifikasi. Gambar 1.3 menjelaskan hubungan khas antara pemulihan dan kemurnian untuk kolom yang memisahkan campuran 50-50 dari dua komponen. pemulihan maksimum akan 200 persen pada kemurnian 50 persen. sumbu horizontal diskalakan sebagai logaritma pengotor dalam produk. perhatikan bahwa jarak antara 99,9 persen dan 99 persen sama dengan bahwa antara 90-99 masing-masing mewakili satu dekade perubahan pengotor. skala ini dipilih untuk mencakup berbagai kemurnian dan untuk menghasilkan kontur yang cukup lurus. kontur yang tampak pada gambar mewakili rasio konstan input energi terhadap laju umpan. parameter dinyatakan sebagai unit aliran uap V yang dihasilkan dalam reboiler per unit umpan kolom F-maka V / F adalah angka tanpa dimensi. hubungan di mana gambar dibangun diperiksa pada bab 2. untuk saat ini, terimalah kontur ini sebagai karakteristik kolom tertentu. kemurnian apa pun hingga sekitar 98 persen dapat dicapai pada V / F = 2. tetapi sebagian besar kolom dirancang untuk beroperasi di sekitar pemulihan 80 hingga 100 persen. dalam kisaran ini, pemulihan turun sekitar 3 persen untuk setiap peningkatan persen kemurnian. kerusakan semakin buruk karena kemurnian semakin meningkat. mari kita gunakan salah satu kurva ini untuk mengevaluasi biaya kontrol yang buruk. biarkan spesifikasi pada produk menjadi 90 persen, dengan V / F nominal 2. Kontrol yang buruk memungkinkan variasi 2 persen, sehingga titik kontrol harus ditetapkan pada 92 persen. pemulihan adalah 95,3 persen pada kemurnian 90 persen, jatuh ke 88,4 persen pada kemurnian 92 persen dan 78,7 persen pada kemurnian 94 persen. kemurnian konstan 92 persen menghasilkan hilangnya 6,9 persen dalam pemulihan. siklus gelombang persegi panjang antara 90 dan 94 persen kemurnian akan mengurangi pemulihan ke persen rata-rata. akibatnya kehilangan pemulihan untuk variasi acak atau sinusoidal antara 90 dan 94 persen kemurnian akan berada di suatu tempat antara 6,9 dan 8,3 persen Energy consumption vs purity untuk kolom yang memurnikan satu produk yang dijamin, mungkin untuk mengevaluasi energi yang dikonsumsi per unit produk yang dibuat. fungsi yang dicari dapat diwakili oleh rasio tak berdimensi V / P. untungnya informasi yang diperlukan untuk melakukan evaluasi semacam itu sudah tersedia dalam bentuk kurva pemulihan pada Gambar 1.3. pemulihan harus terlebih dahulu diganti dengan aliran produk menggunakan 𝑉 𝑉 = 𝑃 𝑅𝐹𝑧 karena gambar 1.3 merencanakan pemulihan vs kemurnian untuk nilai-nilai V / F, V / P siap dihitung. hasilnya diberikan pada gambar 1.4. fakta bahwa kurva pada gambar 1.4 menunjukkan peluang untuk optimisasi. antara 50 dan sekitar 97 persen kemurnian, V / F dari 2 menghasilkan konsumsi energi terendah per unit produk. antara 97 dan 99,3 persen, V / F 4 adalah yang terbaik.

sebenarnya, bagaimanapun jumlah tak terbatas kurva V / F, membentuk sebuah amplop dari nilai minimum V / P sebagai fungsi kemurnian. akibatnya, untuk setiap nilai kemurnian ada satu V / F yang akan menghasilkan V / P minimum yang dilacak oleh amplop

MEMINIMALKAN KONSUMSI ENERGY Memaksimalkan recovery membutuhkan tingkat input energi maksimum untuk proses. meminimalkan konsumsi energi mengharuskan recovery dikurangi hingga beberapa nilai minimum yang dapat diterima. ada kebijakan yang dengannya beberapa konsumsi minimum dapat dicapai, tetapi mereka melibatkan penetapan spesifikasi atau kualitas produk recovery yang sewenang-wenang. jika kualitas dari kedua produk ditentukan pada batas minimum yang dapat diterima, maka energi yang diperlukan untuk membuat pemisahan tersebut dengan demikian ditetapkan. menetapkan batas pemulihan produk yang dijamin pada dasarnya memberikan hasil yang sama. apakah salah satu dari penugasan ini dapat dibenarkan dipertanyakan.

metode yang paling berarti untuk menentukan penggunaan energi harus berupa program optimisasi. sebenarnya, penggunaan minimum berarti penggunaan nol, kecuali dalam kasus yang jarang terjadi di mana dua produk dijamin dibuat dalam satu menara. dengan demikian, tujuan konsumsi energi minimum tidak realistis kecuali ditentukan komposisi yang sewenang-wenang seperti yang disebutkan di atas. untuk setiap komposisi tertentu, namun konsumsi energi dapat dikurangi dengan mengoperasikan menara lebih efisien. ini membutuhkan bergerak dalam dimensi yang berbeda, seperti menambahkan lebih banyak baki ke menara, meningkatkan efisiensi baki, atau meningkatkan volatilitas relatif komponen. masih ada cara lain untuk memperdagangkan input panas umpan untuk input panas reboiler yang lebih efektif atau memindahkan pakan ke baki yang lebih optimal. mari kita periksa barang-barang ini 1. menambahkan baki tidak dapat dilakukan saat menara beroperasi, jadi metode ini tidak dihitung untuk tujuan diskusi ini 2. meningkatkan efisiensi baki dimungkinkan jika laju uap berada di luar kisaran paling efisien. memvariasikan boilup di luar batas ini dapat menimbulkan kesulitan lain seperti menangis dan entrainment. yang didiskusikan nanti dalam bab ini 3. volatilitas relatif dapat ditingkatkan dengan menambahkan komponen lain seperti ekstraktan atau dengan operasi pada tekanan minimum. meskipun metode sebelumnya dicadangkan untuk pemisahan yang sangat sulit, operasi tekanan minimum berlaku untuk semua. konsumsi energi dapat dikurangi sebanyak 5 persen di malam hari sebanyak 25 persen selama operasi musim dingin dengan mengambil keuntungan penuh dari pendinginan atmosfer untuk meminimalkan tekanan Menara. 4. panas yang dimasukkan dengan pakan hanya sedikit lebih efektif dari yang diterapkan pada reboiler. alasannya adalah bahwa uap yang dihasilkannya hanya melewati sebagian kecil dari baki. justifikasi utama untuk memanaskan umpan harus menggunakan sumber panas

yang lebih rendah (dan karenanya lebih murah) atau pemerataan beban uap antara bagian atas dan bawah menara. 5. jika komposisi umpan berbeda nyata dari baki yang dimasukkan, efisiensi pemisahan akan hilang melalui pencampuran. sebagian besar kolom memiliki beberapa lokasi makan alternatif, tetapi jarang digunakan. Dari semua poin di atas, meningkatkan volatilitas relatif melalui operasi tekanan minimum adalah yang paling menarik dan menunjukkan potensi terbesar untuk keuntungan. meskipun salah satu cara yang tercantum di atas dapat digunakan untuk memaksimalkan pemulihan yang bertentangan dengan meminimalkan konsumsi energi, mereka tampaknya diperlakukan lebih tepat di bawah judul yang terakhir ini. memaksimalkan pemulihan dicapai melalui memaksimalkan input panas dalam sistem di mana biaya pemanasan dan pendinginan tidak konsisten. selanjutnya, pada laju input panas maksimum, penghematan yang dapat dicapai melalui operasi tekanan minimum terbatas