带中间再沸器的大温差体系热泵精馏工艺

基于大温差体系的分离特点,提出了带中间再沸器的MVR热泵节能精馏工艺。使用Aspen Plus流程模拟软件,采用软件中Radfrac模块模拟精馏塔,对该体系的常规精馏、常规MVR热泵精馏、带中间再沸器的MVR热泵精馏及带中间再沸器的完全MVR热泵精馏等4种工艺进行优化模拟。以年总费用(TAC)最低为目标函数,得到了各精馏工艺相关的工艺参数和设备参数。研究结果表明:带中间再沸器的MVR热泵精馏工艺要优于常规MVR热泵精馏工艺,其平均能耗减少7.7%,平均TAC减少8.3%;带中间再沸器的完全MVR热泵精馏工艺要比带中间再沸器的MVR热泵精馏工艺更具优势,其能耗减少9.4%,TAC减少18.7%。     

基于机械蒸汽再压缩和有机朗肯循环技术的双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水节能工艺

针对双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水三塔分离工艺特性及高能耗特点,把机械蒸汽再压缩(MVR)和有机朗肯循环(ORC)余热发电技术应用于该三塔的优化,提出了带中间再沸器的MVR热泵和ORC耦合MVR热泵两种节能精馏工艺。以年总费用(TAC)为精馏工艺评价指标,净输出功为ORC系统评价指标,采用Aspen Plus软件对提出的节能工艺进行模拟与优化。研究结果表明,就乙酸甲酯回收塔和甲醇回收塔而言,带中间再沸器的MVR热泵精馏工艺较常规双溶剂协同萃取精馏工艺能耗分别减少了57.38%和9.66%;TAC分别节省了31.34%和11.69%。而对于溶剂回收塔,带中间预分塔的ORC耦合MVR热泵精馏工艺较常规双溶剂协同萃取精馏工艺能耗减少了50.16%,TAC节省了36.13%。就整个萃取精馏系统而言,优化后的精馏工艺比原有双溶剂协同萃取精馏工艺能耗减少了45.48%,TAC节省了31.33%。     

基于有机朗肯循环的混合二甲苯MVR热泵精馏工艺

常规机械蒸气再压缩（MVR）热泵精馏分离混合二甲苯工艺,存在压缩机电耗较大及塔顶压缩蒸气的显热未被利用等问题。有机朗肯循环（ORC）发电技术则可以将低温余热转化为电能以供压缩机使用,由此提出了ORC发电技术耦合MVR热泵和带乏汽回热循环（EGC）的ORC发电技术耦合MVR热泵两种精馏工艺应用于本体系的分离研究。以年总费用（TAC）和能耗为分离工艺的评价指标,系统净输出功和循环热效率作为ORC系统的评价指标,对以上两种耦合精馏工艺进行模拟与优化,并与常规MVR热泵精馏工艺进行比较与分析。研究结果表明,ORC发电技术耦合MVR热泵精馏工艺和带EGC的ORC发电技术耦合MVR热泵精馏工艺较常规MVR热泵精馏工艺均具有一定的节能和经济优势,可分别减少能耗9.64%和9.89%,节省TAC 3.19%和3.50%。     

变压精馏分离乙酸甲酯和甲醇共沸物

乙酸甲酯和甲醇共沸物对压力变化敏感,因此采用变压精馏工艺对共沸物进行高效分离。低压塔和高压塔压力分别设置为101.325 kPa和810.600 kPa。基于相图分析,确定了精馏序列和工艺流程。以年度总费用(TAC)最小为原则,优化了进料位置、回流比、塔板数等设计变量,确定了最佳工艺参数。工艺优化完成后,通过调节双塔的回流比,对高压塔的冷凝器和低压塔的再沸器进行了完全热集成。由结果可知:在低压塔回流比为0.9,高压塔回流比为2.07时,完全热集成变压精馏工艺的TAC最小。相比无热集成的变压精馏工艺,完全热集成工艺的设备投资和能耗费用均明显降低,最终TAC费用节约31.40%,在经济上更合理,也为类似的共沸物分离工艺提供了一定的技术参考。     

精馏过程的节能途径

精馏是化工、石化、医药等过程的重要单元操作,它是一类高能耗的单元过程,其能耗约占化工生产的60%,其节能途径包括多效精馏、热泵精馏、热耦精馏技术、内部热集成蒸馏塔、新型高效分离技术等。多效精馏由N个并列操作的精馏塔构成,再沸器的加热蒸汽可减少到原来单效精馏所需加热蒸汽的1/N左右;热泵精馏能使能耗减少20%左右;热耦精馏比两个常规塔精馏可节省30%左右;内部热集成蒸馏塔节省的能耗可达30～60%。这些技术已成功地完成了中试,节能可达到30～60%。     

合成气一步法制备二甲醚的工艺流程模拟与优化

二甲醚作为燃料的替代品,其生产开发在化学工程领域受到了广泛关注。本文对合成气一步法制备二甲醚过程进行了模拟分析,提出了用水作为吸收剂并采用多效精馏的二甲醚生产新工艺。利用Aspen Plus化工模拟软件对吸收塔进行模拟比较了甲醇和水作为吸收剂的能耗,模拟结果表明,用水吸收较甲醇吸收总热负荷降低23.54％,总冷负荷降低35.97％,更为节能。从节能降耗角度出发,根据不同的分离任务,提出了采用两塔分离甲醇-水及三塔分离甲醇-水的两项工艺改进措施。结果表明,采用两塔分离甲醇-水工艺比原工艺二甲醚产量增加了11.50%,能量消耗无明显变化。进一步采用三塔精馏工艺总冷负荷比原工艺减少45.07％,总热负荷减少19.27%,且二甲醚产量增加11.15％,节能效果显著。     

具有热集成的甲醇多效精馏新工艺及其模拟

在分析现有甲醇双效精馏工艺存在不足的基础上,提出了一种节能的五塔甲醇多效精馏新工艺.五塔新工艺在现有四塔工艺的加压塔之后增加了1台中压塔,精甲醇按适当比例分别由加压塔、中压塔、常压塔和回收塔塔顶采出,使原加压塔和常压塔负荷减少约30%;同时适当提高了新回收塔的操作压力,使加压塔与中压塔、中压塔与常压塔、回收塔与预塔形成...     

气体分馏装置的分离序列优化与节能工艺模拟

针对气体分馏装置五塔分离工艺高能耗特点,在Aspen Plus软件模拟结果的基础上,分别采用易分离系数(CES)法和相对费用函数法各自筛选出最佳分离序列,再根据调优法的规划序列原则筛选出气体分馏工艺的最优分离序列。以筛选出的最优分离序列为研究对象,把多效精馏、MVR热泵精馏以及热集成等节能技术应用于气体分馏系统,提出了各种节能分馏工艺。选用软件中的RK-Soave物性计算方法,以能耗和年总费用(TAC)为评价指标,对以上提出的各种节能技术方案进行模拟与优化。研究结果表明,对于五塔气体分馏装置,最为节能的分馏工艺是:T202和T204分别采用MVR热泵精馏技术,T201塔底与T205塔顶构成MVR热耦合。与常规精馏工艺(分离序列2)相比,优化后的分馏系统能耗减少了75.9%,TAC节省了57.15%。     

多效反应精馏过程生产氯化苄的能量集成

以甲苯氯化生产氯化苄为研究对象,对带侧反应器的反应精馏与精制塔串联工艺(CSRRT)进行研究及能量分析,建立了分段反应精馏与精制塔串联生产氯化苄的新工艺。利用精制塔塔顶蒸汽潜热加热第一段反应精馏塔的塔釜,建立了多效反应精馏(MERD);进一步利用侧反应器的甲苯氯化反应热加热第一段反应精馏塔的塔板物料,建立了多效透热反应精馏(MEDRD)。在相同生产要求下,对3种工艺的能耗进行比较。结果表明,MERD和MEDRD过程实现了能量的优化利用,与CSRRT过程相比,塔釜总再沸器热负荷分别降低16.8%和33.7%。     

甲基氯硅烷精馏流程的模拟与优化

采用Aspen plus软件对工业七塔精馏过程进行全流程建模与模拟，优化工艺参数，研究了新的精馏节能工艺。对一甲塔等7个精馏塔采用双因素水平的灵敏度分析，考察了塔釜采出率、回流比、进料位置和塔顶压力对产品浓度和热负荷的影响，确定一甲塔最优的工艺参数：塔釜摩尔采出率为0.92，摩尔回流比为130，塔顶压力为0.18 MPa，总理论板数为400，在210块理论板位置进料。在此基础上，针对高能耗的脱高塔/脱低塔，模拟研究了双效精馏新工艺，新工艺可节省39.70%的年总成本；针对一甲塔模拟研究了热泵精馏新工艺，新工艺可降低41.42%的年总成本。     

A novel multi-effect methanol distillation process

Crude methanol distillation is an energy-intensive separation process and contributes significantly to the cost of methanol production. Although a number of energy-efficient distillation systems have been proposed, there is potential for energy savings in methanol distillation. To further reduce the energy consumption of methanol distillation, a novel five-column multi-effect distillation process is proposed in this work, which is essentially an improved version of an existing four-column scheme. The four-column scheme is made up of a pre-run column, a higher-pressure column, an atmospheric column and a recovery column. The new five-column scheme adds a medium-pressure column after the original higher-pressure column. In this way, the load of the original higher-pressure and atmospheric columns can be decreased by about 30%. The five-column arrangement creates a multi-effect distillation configuration involving efficient heat integration between higher-pressure and medium-pressure columns, atmospheric and recovery columns, and recovery and pre-run columns. Steady-state process simulation results indicate that temperature differences at two sides of each heat exchanger are appropriate, allowing effective heat transfer. Economic analysis shows that the energy consumption of the five-column scheme can be reduced by 33.6% compared to the four-column scheme. Significant savings in operating costs can therefore be achieved, resulting in an economically viable process for methanol distillation.     

内部热耦合精馏塔的操作性能与模拟

对同轴式内部热耦合精馏塔的操作性能和节能效果进行了研究,考察了全回流操作条件下,压缩比对回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷的影响。结果表明,随着压缩比的增大,回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷均降低。通过实验数据计算得到了该塔的理论板数和两塔间的传热量,精馏段为9块理论板,提馏段为4块理论板,当压缩比为2.2:1时,两塔间传热量为9.98kW。连续操作条件下,对内部热耦合精馏塔的节能效果进行了分析,通过与常规精馏塔的比较,内部热耦合精馏塔可节约52.3%的冷量,输入的再沸器和压缩机总负荷可节约20.34%。另外,基于实验数据,对该内部热耦合精馏塔进行了动态模拟,经连续操作下的实验验证,该内部热耦合精馏塔可在2h后达到稳定操作。     

连续精馏过程节能的探讨

根据连续精馏过程的原理和操作流程,从选择适宜的回流比,采用多效精馏,设置中间再沸器和中间冷凝器,优化操作参数几个方面论述,提出了连续精馏过程的节能措施,提高经济效益。     

与换热网络热集成的精馏塔压优化

调整精馏塔的操作条件是节省塔能耗的有效途径之一，然而在对已有装置进行用能优化时，需同时考虑精馏塔操作条件对塔能耗和换热网络能耗的影响。基于装置所有流股的冷热复合曲线，针对跨夹点的精馏塔，同时考虑了精馏塔的再沸、冷凝以及过程流股，分析了塔压变化对装置公用工程消耗的影响，并对某连续重整装置汽提塔进行了案例分析。结果显示，塔压降低可使冷凝器能耗增加，再沸器能耗减小，而对于塔顶塔底出装置流股，塔压降低可节省冷却公用工程但增加加热公用工程。装置总体的节能效果为塔顶冷凝器、塔底再沸器和塔顶塔底出装置流股节能效果的综合作用。对某连续重整装置汽提塔分析表明，塔压降低200.0 kPa时，其加热公用工程用量将减少577.5 kW。     

热泵在乙烯精馏工艺中的运用

常规精馏塔需从塔顶冷凝器取出热量,从塔釜再沸器加入热量,其消耗的能量为精馏塔的主要操作费用。热泵利用机械能或电能将低温位热能提高到高温位热能,在精馏中将塔顶气相加压冷凝后作为塔底再沸器的热源,特别是在乙烯装置乙烯精馏中运用热泵,将乙烯冷剂的循环和乙烯精馏结合为一体,利用乙烯冰机将开式热泵用在乙烯精馏中,可节约能耗,降低生产成本。     

热泵辅助变压精馏分离碳酸二甲酯/甲醇工艺及系统模拟优化

针对传统变压精馏工艺分离碳酸二甲酯（DMC）/甲醇（MeOH）共沸物存在的高能耗问题,提出了基于热泵辅助的改进变压精馏工艺,并探索了不同热泵方案的可行性和经济性。该研究在ASPEN PLUS模拟平台上进行。首先,设计出传统的热集成变压精馏工艺（H-PSD）,并通过塔总组合曲线分析了传统工艺用能瓶颈和工艺改进方向;然后,提出了4种不同型式的热泵辅助的改进工艺,并通过模拟技术取得不同方案的设计参数;最后,采用组合曲线和经济性分析相结合的方法,比较了不同热泵方案的节能效果和经济性。研究表明,各种热泵方案中,基于中间再沸器的蒸汽再压缩式热泵的节能效果及经济性最好。与传统热集成变压精馏比较,过程能耗降低了24.31%,年均操作费用降低了29.43%,年度总成本可降低12.58%,体现了热泵辅助工艺的良好节能效果和经济性。     

分壁式精馏塔精制丁二烯流程模拟

丁二烯是一种重要的石油化工烯烃原料,由于其生产过程能耗高,因此节能降耗成为丁二烯生产工艺的研究热点。利用Aspen Plus模拟软件对丁二烯精制工艺的两套流程进行了模拟研究,考察了分壁式精馏塔(DWC)中内部互连物流连接位置、预分离塔气液相流量和回流比对分离效果和热负荷的影响,对比了相同分离条件下DWC分离流程和传统顺序分离流程的能耗,并根据两套分离流程中塔内液相丁二烯浓度分布情况,分析DWC的节能原因。结果表明,当主塔理论板数105,预分离塔理论板数56,进入预分离塔气相流量1020kmol/h,液相流量890kmol/h,回流比7800时,DWC分离效果最好,丁二烯质量分数可达99.7%,这为DWC精制丁二烯工艺的工业化提供了理论依据。由于DWC有效减少了精馏过程中的返混效应,提高了能量利用率,使其冷凝器可节能29.36%,再沸器可节能29.19%,存在明显的节能优势。