Tyhjiöhaihduttimen hyötysuhteen parantaminen

Abstract

Työssä keskityttiin Kemira Pigments Oy:n Porin tehtailla käytettyyn tyhjiöhaihdutuslaitteistoon. Ensimmäiseksi selvitettiin tyhjiöhaihdutuslaitteiston yhteydessä käytetyn levylämmönvaihtimen tarpeellisuutta. Toiseksi tutkittiin mahdollisuutta kasvattaa esilämmittimen lämmitystehokkuutta. Työ aloitettiin rakentamalla simulointikaavio tyhjiöhaihdutuslaitteistosta Chemcad-ohjelmalla. Simulointikaavion tarkkuus varmistettiin simuloimalla sitä ja vertaamalla tuloksia kokeellisesti tunnettuihin tuloksiin. Haihduttamoita 11 ja 12 käytettiin simuloinnissa lähdetietoina. Lisäksi todettiin, että haihduttamo 21 antaa vastaavanlaisia tuloksia haihduttamoiden rakenteiden ja koon yhtenevyydestä johtuen. Haihduttamoiden 11 ja 12 esilämmittimien maksimaalisia lauhdutuskapasiteetteja arvioitiin haihduttamoiden vuosittaisista käyttötiedoista. Tietoja käytettiin pohjana muokatun järjestelmän laskennalle. Molemmille haihduttamoille laskettiin uudet hyötysuhteet ja niiden avulla arvioitiin höyryn kulutuksesta kertyvä säästö. Laskennallisesti höyryn säästöä kertyisi yli 100 000 € vuodessa. Mikäli esilämmittimet mitoitettaisiin uudestaan, nousisi höyryn säästö jopa yli kaksinkertaiseksi. Levylämmönvaihtimen käytöstä kertyviä vuosittaisia kustannuksia verrattiin haihduttamon vuositiedoista laskettuun arvioon höyryn käytön lisääntymisestä. Tuloksista todettiin, että haihduttamon 11 levylämmönvaihtimen poistaminen toisi säästöjä. Mutta haihduttamon 12 höyryn kulutus ylittäisi säästöt. Lisäksi havaittiin, että levylämmönvaihtimen poistaminen nostaisi tuotantomäärää. Tuotantomäärän kasvusta johtuva myyntitulojen kasvu olisi haihduttamoilla 11 ja 12 yhteensä yli 1,2 miljoonaa euroa vuodessa. Lopuksi todettiin myös, että haihduttamoiden 11 ja 12 levylämmönvaihtimen poistaminen toisi huomattavia säästöjä.

The main object of this work was to study effectivity of vacuum evaporation system used by Kemira Pigments Oy factory in Pori. First, the necessity of plate heat exchanger used in connection with the vacuum evaporation equipment was studied. The possibility to increase the effectiveness of pre-warmer was studied as well. At the beginning, a simulation chart of vacuum evaporation equipment was evaluated with Chemcad program. Precision of the simulation chart was ensured by simulating it and comparing the results with experimentally known results. Vacuum evaporation units 11 and 12 were used as reference in the simulation. It was also noted that results of evaporator 21 would be similar to evaporation systems 11 and 12, because of their identical constructions. The maximal condensation capacities of pre-warmers in the evaporators 11 and 12 were estimated from annual operation reports. This information was used as a base in calculation of modified system. New efficiencies were calculated for both evaporation systems. This information was used in calculation of savings in steam consumption. Annual steam saving would be over 100 000 €. If the pre-warmers would be replaced with larger ones, the saving would be doubled. Estimated increased steam consumption of evaporation system was compared to annual operation costs of plate-heat exchangers. Results indicated that if plate-heat exchanger from evaporation system 11 would be removed, overall savings would be positive. However, removing the plate-heat exchanger in unit 12 would result in increased steam consumption, which exceeds the savings. It was also noticed that removal of the plateheat exchanger, would lead to production capacity increase. Total production increase in units 11 and 12 would correspond over 1,2 million € annual sales increase. Finally, it was noticed that removing the plate-heat exchangers from evaporation systems 11 and 12 would result significant process economical savings.