Récupération mécanique de vapeur (MVR) et utilisation de turbocompresseurs dans les processus

Dans les installations industrielles, la consommation d’énergie thermique représente la plus grande part des coûts opérationnels, en particulier dans les processus d’évaporation lourde (évaporation) et de distillation (distillation). Les méthodes de chauffage conventionnelles ne sont plus compétitives pour les ingénieurs qui souhaitent réduire la charge sur les conduites de vapeur vive de l’usine, repousser les limites thermodynamiques de la récupération d’énergie et maximiser l’efficacité du processus. Si vous souhaitez créer un énorme cycle de récupération de chaleur dans vos processus et gérer vos gaz de procédé selon les normes les plus élevées, vous êtes au bon endroit pour examiner l’infrastructure technique des systèmes MVR assistés par turbocompresseur.

Qu’est-ce que le turbocompresseur et la récupération mécanique de vapeur (MVR) ?

La récupération mécanique des vapeurs (MVR) est le processus de compression de la vapeur résiduelle basse pression issue du processus d’évaporation avec un turbocompresseur pour augmenter son enthalpie et la renvoyer à l’usine en tant que source de chauffage sous tension.

Dans les processus thermodynamiques, l’eau ou les solutions s’évaporent, tandis que le système reçoit beaucoup d’énergie (chaleur latente). Dans les systèmes conventionnels, cette précieuse vapeur est projetée dans les tours de refroidissement au moyen de condenseurs (condenseurs), provoquant de nombreux déchets. Dans la technologie MVR turbocompresseur, le cela fonctionne presque comme une pompe à chaleur à cycle ouvert. Il absorbe la vapeur basse pression sortant du séparateur, la comprime aérodynamiquement à l’aide d’une roue centrifuge (hélice) et augmente la température/pression de la vapeur.

La plus grande lacune technique que nous constatons dans la pratique depuis des années est que l’énorme valeur d’enthalpie contenue dans la vapeur résiduelle n’est pas incluse dans le cycle de production. Lorsque la vapeur comprimée à l’aide du turbocompresseur est réalimentée vers les échangeurs, le besoin d’utiliser de la vapeur vive (vapeur de chaudière) de l’extérieur pour le processus d’évaporation est réduit à presque zéro.

Pourquoi le turbocompresseur MVR devrait-il être utilisé dans les processus d’évaporation ?

L’utilisation d’un turbocompresseur dynamique dans les systèmes MVR élimine le besoin d’alimentation externe en vapeur vive et en eau de refroidissement du système, ce qui permet de réaliser des économies significatives sur la consommation d’énergie spécifique.

Au cœur des systèmes MVR qui réduisent simultanément les coûts de chauffage et de refroidissement d’une installation se trouvent les turbocompresseurs à grande vitesse. Les goulots d’étranglement de capacité couramment rencontrés dans les processus de production sont facilement surmontés grâce à ces systèmes centrifuges dotés d’un principe de fonctionnement dynamique.

Les avantages techniques des procédés utilisant la technologie turbo pour comprimer la vapeur résiduelle sont les suivants :

1. Augmentation du COP (coefficient de performance) : En réponse à l’énergie électrique consommée par le moteur du compresseur, le taux d’énergie thermique (chaleur) recyclée vers le système peut atteindre 10 à 30 fois.
2. Réduction de la charge du condenseur : Étant donné que la vapeur n’est pas projetée dans l’atmosphère ou dans la tour de refroidissement, le besoin d’une énorme quantité d’eau de refroidissement est éliminé.
3. Évaporation douce : Comme il peut être travaillé avec de faibles différences de température (delta T), les aliments, médicaments ou solutions chimiques sensibles à la chaleur sont évaporés sans se gâter.
4. Empreinte compacte : À mesure que les besoins en matière de chaufferie et d’infrastructures de refroidissement diminuent, une optimisation de l’espace est obtenue au sein de l’installation.

Critères de conception thermodynamique dans les investissements MVR

Pour un investissement réussi dans un turbocompresseur MVR, le taux de compression du système, la différence de température de condensation de la vapeur, l’élévation du point d’ébullition de la solution (BPE) et la résistance à la corrosion de la roue doivent être soigneusement analysés.

Les projets MVR ne peuvent pas être pilotés par une logique de compresseur d’air standard. Le fluide comprimé n’est pas de l’air, mais de l’eau à haute température ou de la vapeur chimique susceptible d’abriter des gouttelettes de liquide à l’intérieur.

L’erreur la plus courante dans la pratique est l’élévation spécifique du point d’ébullition du processus (Élévation du point d’ébullition – BPE)Il s’agit de la sélection d’une roue aérodynamique standard (impulseur) sans calculer la valeur de ) et le degré de sécheresse de la vapeur aspirée. S’il y a des gouttelettes d’eau dans la vapeur, de graves dommages dus à la corrosion et à l’érosion commencent sur la roue tournant à grande vitesse.

Le tableau ci-dessous montre les principales différences de processus entre les évaporateurs multi-effets (multi-effets) conventionnels et les systèmes MVR assistés par turbocompresseur :

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Domaines d’utilisation des turbocompresseurs dans l’industrie lourde et les gaz de procédé

En plus des systèmes MVR, des turbocompresseurs ; il effectue des tâches critiques de transfert de masse dans les processus pétrochimiques lourds tels que l’ammoniac, l’urée, la production d’acide nitrique, les gaz de raffinerie, la polymérisation et le gaz de synthèse.

Bien que la récupération de la vapeur soit l’objectif principal, les turbocompresseurs centrifuges constituent un élément indispensable des réactions chimiques complexes et des cycles gazeux. Selon les normes de l’industrie, la compression des gaz corrosifs, inflammables ou toxiques nécessite des systèmes aérodynamiques entièrement étanches et spécifiques au processus fabriqués par métallurgie.

Les processus industriels spécifiques que la technologie des turbocompresseurs a gérés avec succès sont les suivants

• Production d’engrais et d’acide : Gaz de procédé à base d’ammoniac, d’urée et d’acide nitrique.
• Raffinerie et conversion de gaz : Applications MTBE, FCC, conversion de gaz en liquide (GTL), génération de charbon en combustible liquide (CTL) et charbon en méthanol (CTM).
• Aromatiques de gaz : Synthèses de PTA, Phénol, Caprolactame, Anhydride Maléique.
• Gaz de synthèse et fracture : Hydrogène (H2), monoxyde de carbone (CO), fracture de l’éthane.
• Pétrochimie : Éthylène/propylène, polyéthylène/polypropylène, déshydrogénation du propane et déshydrogénation du butane.

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