Bu harika bir soru, biraz daha ince olması gerektiğini ve ana sorunun daha açık bir şekilde ifade edildiğini düşünüyorum. Söylendiği gibi, soruyu şu olduğu varsayımıyla cevaplamaya çalışacağım: Büyük ekipmanın enerji tüketimi neden bir işleme tesisinde toplu besleme oranları ile doğrusal olmayan bir şekilde artıyor?
Herhangi bir işleme tesisinde, farklı girdi enerjisi biçimlerine sahipsiniz. Tesislerin büyük çoğunluğunda, bir çeşit endüstriyel ısı kaynağına (kömür, daha çok doğal gaz) ve genellikle elektriğe sahip olursunuz. Bunu göz önünde bulundurarak, ne dendiğini anlayacağınız üç ana alan vardır Ölçek ekonomileri .
Birincisi, bireysel birim işlemleri. . Harika bir örnek, elek tepsisi stili ayırma kullanan ve iki türlü bir karışımı ayırmaya çalışan tipik bir damıtma sütunudur (örnek olarak Etanol-Su). Bireysel op op (bu durumda damıtma) bir tasarım tepsisi buharı ve sıvı akı hızına sahiptir. Bu akı oranı genellikle ikili karışımın fiziksel özelliklerine (viskozite, A-B etkileşimleri, azeotroplar vb. İle belirlenir) dayanarak sabitlenir. Daha sonra kolonun toplam akış hızı, her bir tepsinin kesit alanına (yüzey alanı) bağlı olarak sabitlenir. Bu örnekte, sütunu çok yavaş çalıştırmayı denerseniz, sonunda ağlayan Bu, ayırmada termodinamik verimsizliklere neden olur. Sütunu çok hızlı çalıştırmak neden olur eğlence aynı zamanda verimsizliklere neden olmaktadır. Birim operasyonların çoğu tasarlandığında, oran için bir kıpırdatma odasına sahip olacak şekilde tasarlanırlar, ancak genellikle amaçlanan orandan biraz daha büyük olarak tasarlanırlar. Aşağıdaki ölçek ekonomileri için Vikipedi tarafından sağlanan resme bakarsak, sütunun aşırı tasarlanmış olması gibi eğrinin sol tarafına uzanıp yatmadığımızı görebilirsiniz, sonra sütunu daha fazla itmek özel birim maliyetimizi artıracaktır. (veya belirli birim enerji) aşağı. Uyarı, her zaman eğrinin sol tarafında olmamanızdır. 
İkinci fenomen ısı geri kazanımıdır . Yukarıdaki örnekte etanol ve suyu ayırmak için gereken enerjiyi değiştiremezken, ısıyı distilattan ve sütun tabanlarından geri dönüştürebilirsiniz. Çoğu işleme tesisinde, bu bir ısı eşanjöründe gerçekleşir. Isı transferi için geçerli sınırlamalar, toplam sıcaklık farkı (sıcak akımın en sıcak sıcaklığı - soğuk akımın en soğuk sıcaklığı), ısı değiştiricinin yüzey alanı ve ısı transfer katsayısıdır. Mevcut bir üretim tesisini zorlarken, büyük olasılıkla, en azından ilk başta değil, büyük boy ısı eşanjörlerine fazladan sermaye harcayamazsınız ve işlem sıcaklıkları, işlemin fiziksel gereklilikleri ile sınırlıdır, bu nedenle delta T'nin değiştirilmesi dışarı. Ancak akışı daha hızlı çalıştırarak (eşanjörde daha fazla basınç düşmesiyle) ısı transfer katsayısını artırabiliriz. Distilatın, besleme akışıyla sütuna alışverişinde bulunan kolonun tepesinden yoğunlaşan bir örnek olduğunu düşünüyorsanız, akış akışlarından birinin veya her ikisinin akışının daha yüksek olması daha iyi ısı transfer katsayıları üretecek ve daha fazla ısı geri kazanımı sağlayacaktır. Bu doğrudan işleme daha düşük bir enerji girişine ve ürün için daha düşük bir özel enerjiye dönüşür.
Sonuncusu sabit maliyetler veya daha spesifik olarak sabit enerji maliyetleridir . Herhangi bir üretim tesisinde, binlerce, hatta onbinlerce elektrik motoru tahrikli pompalı değilse ve işlem kontrol ekipmanı basınçlı havayla çalıştırılsa bile yüzlerce sisteminiz vardır. Bazı elektrikli motorlar sahip Değişken Frekans Sürücüler belirli motorlarda kullanmaları çok pahalı olabilir (4160 Volt VFD'ler, yalnızca birisini geri ödemeyi zorlaştıran bir kişi için yüz binlerce dolara mal olabilir). Yani günde 24 saat çalışan 500 kW bir motorunuz olsaydı ve 500 ünite (500 * 24/500) yaptıysanız, bu üniteleri üretmek için 24 kWh enerji kullanırdınız. Ancak tesisi hızlandırıp 1000 ünite üretirseniz, bu üniteleri üretmek için sadece 12 kWh kullanırsınız. Bu, ölçek ekonomilerinin temel çalışmasıdır.
Benzer şekilde, basınçlı hava tahrikli kontrol ekipmanı da böyle çalışır. Bir kontrol vanası, 10, 100 veya 1000 GPM debili olup olmadığınızı önemsemez, aynı miktarda basınçlı hava enerjisi kullanacaktır (kabaca). Bu da kendisini aynı ölçek etkisi ekonomisine borç veriyor.
Daha fazla açıklamak için, ayrıca Ölçek Dise Ekonomileri . Bu, ölçek ekonomisinin antitezidir ve Wikipedia makalesinde gösterilen grafiğin sağ tarafı olarak kendini gösterir. Birim üretim artışının, spesifik üretim maliyetinde (veya analizimizdeki enerji maliyetinde) bir ARTIŞ'a neden olması durumunda, ölçek ölçeği ekonomisi ortaya çıkar. Bu, damıtma sürüklenme örneği gibi bir şey olabilir, faz değişim ekipmanlarını (reboiler, evaporatörler vb. Kritik ısı akışı ve ısı transferi verimsizliğine neden olur veya kimyasal reaksiyon birimi opları için yeterli tutma süresine sahip değildir (Fermentasyon, kataliz, polimerizasyon, vb.). Bunun gerçek bir dünya örneğini deneyimledim; damıtma kolonunu çok hızlı bir şekilde geri tepme sistemi kapasitesini aşan ve kolonun içine aşırı canlı buhar enjeksiyonu yaparak su tüketimini büyük ölçüde artıran bir örnek. sütun içine toplam enerji. Ölçek ekonomileri, tıkanıklıkların giderilmesi için harika fırsatlardır.