醇胺吸收法烟气脱碳工艺流程的改进与优化模拟

针对现有捕集工艺存在能耗高等问题,采用化学吸收法捕获CO2技术,基于Promax3.0化工流程模拟软件平台建立了使用MEA溶剂吸收300MW燃煤电厂烟道气中CO2捕集系统的过程模型,对分段吸收的吸收解吸分流进行了模拟,并对分段吸收流程重要参数进行了优化,在保证CO2捕获率90%的前提下,使得再沸器负荷降至2.66GJ/t CO2,比优化后的传统MEA法的热能耗降低了20.6%。     

基于自热再生的化学吸收法CO2捕集工艺模拟及节能分析

基于能量集成,将化学吸收CO_2捕集工艺与烟道气余热回收单元耦合,应用自热再生理论对其优化,挖掘捕集过程高耗能单元的节能潜力,并使用计算机模拟软件Aspen Plus对该过程建模分析。优化后的捕集工艺实现了捕集过程反应热的回收,将塔顶蒸气的冷凝潜热回收作为塔底再沸器的热源,合理利用了烟道气余热和换热后的贫液能量,降低了系统对额外热源的需求。模拟结果表明,优化后的捕集工艺最小能耗为1.46 GJ/(t CO_2),节能约41.36%。综合投资成本和运行费用对工艺进行经济性评价,优化后的捕集成本为326.70 CNY/(t CO_2),较传统化学吸收法降低了12%。     

CO_2捕集的吸收溶解度计算和过程模拟

为了降低CO2吸收法捕集技术的能耗和成本,以目前常用的单乙醇胺(MEA)溶液吸收CO2为例,采用电解质非随机双流体热力学模型(E-NRTL),对溶液中的CO2气体溶解度进行计算,计算过程包含了化学反应平衡和汽液平衡,计算结果和文献数据相吻合。在此基础上,建立了CO2吸收过程模拟程序和包括解吸能耗、气体压缩能耗以及液体输送能耗的过程总体能耗的计算方法,继而通过过程模拟分析了吸收塔和解吸塔压力、溶液浓度和流量等因素对吸收捕集过程的总体能耗的影响,获取了最优的工艺条件,为以后新CO2吸收捕集过程提供能耗分析方法基础。     

轻烃回收装置换热网络的夹点分析与优化

介绍了夹点技术及其应用,并结合项目实例,对某炼厂轻烃回收单元换热网络进行了夹点分析与优化,充分利用系统内部换热。优化后的换热网络加热公用工程总消耗节省了2 157.7 k W,节能18%;冷却公用工程总能耗节省了3 080 k W,节能24.8%,公用工程耗量的减少给全厂带来可观的经济效益。     

混合烷烃脱氢产物分离单元的换热网络优化

以某25万t/a的混合烷烃脱氢装置为背景,选取其中产物分离单元,采用Aspen Plus软件对其进行了流程模拟,模拟结果与现场数据吻合良好。在此基础上,利用夹点技术对现行工况的换热网络进行了夹点分析,在最小换热温差10℃条件下,现行换热网络冷热公用工程的节能潜力分别可达11.61%和8.88%;优化脱乙烷塔进料温度后,节能潜力可分别提高至12.48%和9.60%。通过计算机模拟发现现行换热网络存在着跨越夹点换热器。提出了换热网络优化设计方案,优化换热网络相比于原换热网络冷热公用工程消耗量分别降低12.21%和9.39%。     

常减压装置换热网络优化节能研究

利用夹点技术优化换热网络是提高换热终温的有效措施之一。针对夹点分析给出的结果存在理论性强、涉及到的改造量大的问题,从低温热利用的角度出发,结合夹点技术对常减压装置换热网络进行优化,使热物流换热网络外的热量进入换热网络进行换热,以减少跨越夹点的能量。结果表明:该方法节能效果十分明显,改造后可使原油换热终温提高8℃,且涉及到的调整较小,在工程上更易实现。     

乙烯热泵系统的换热网络分析

夹点技术在石油化工行业换热网络分析中广泛应用,依据夹点技术的基本原理与设计原则,利用Aspen Energy Analyzer软件对某大型乙烯装置中的乙烯热泵系统换热网络进行了分析。分别对增加换热器消除跨夹点传热及改变乙烯塔操作压力2种情况下的换热网络进行了分析。结果表明,工艺设计过程中不应只单纯追求无跨越夹点传热和低能耗,应综合考虑一次投资、操作费用及投资回收周期,从而经济、合理地综合评价能耗。     

基于夹点技术的环氧丙烷工艺系统换热网络优化方法

基于夹点技术,采用整体系统和子系统换热网络优化法对氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络进行优化及对比,得出较佳优化方法. 利用Aspen软件对提取工艺系统流股数据进行校验并计算. 结果表明,现行网络夹点温差为30 K,整体系统夹点温度为329.5 K,子系统换热网络夹点温度分别为327, 329.5, 317.2 K;整体系统优化后节约能耗595.3 kW,分别占原系统热、冷公用工程能耗的17.47%和5.23%;子系统优化后节约能耗610.6 kW,占原系统热、冷公用工程能耗的17.91%和5.36%. 氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络优化利用子系统优化方法较佳.     

甲基叔丁基醚装置的换热网络优化

采用了夹点技术对MTBE装置的现有换热网络进行了节能研究。分别计算出换热系统的夹点温度、最小传热温差以及最小公用工程负荷。找出了现有换热网络中存在的问题。通过对换热网络的分析和优化改造,实现了装置的节能减耗。改造后热公用工程消耗为63.3 kW,节能82.8%;冷公用工程的消耗为103.1 kW,节能73.7%。     

金属离子促进乙醇胺捕集二氧化碳研究

为了解决醇胺法燃烧后捕集二氧化碳再生能耗过高的问题,研究了一种向胺溶液中添加金属离子以降低其CO₂解吸能耗的方法,称之为金属离子络合物热缓冲自热利用技术。以广泛商业化应用的单乙醇胺（MEA）溶液为研究载体,并在MEA溶液中分别添加金属离子铜或镍, 通过建立含有金属离子的MEA捕集CO₂体系的化学反应模型,解释金属离子热缓冲剂效应的内在机理。机理显示在MEA-金属离子-CO₂-H₂O体系中,金属-MEA络合物作为一种有效的反应热缓冲剂,将有机胺吸收CO₂过程中释放的反应热（放热反应）存储于金属络合物的解离键能中（吸热反应）,在CO₂高温解吸中通过其络合放热反应将储存的能量释放出来用于CO₂解吸,形成自热再生低能耗CO₂捕集技术,从而降低了MEA再生的能耗。本文进行了综合的实验测定来评价金属离子对MEA溶液捕集CO₂过程的性能提升影响,包括CO₂反应热、解吸速率、吸收-解吸循环负载、汽液平衡溶解度等。实验结果表明铜离子或镍离子作为添加剂,能增加MEA的CO₂平衡循环负载14%~20%或7%~10%,同时能够降低MEA的CO₂反应热值6.6%~24%或6.0%~20%。     

酮苯脱蜡装置节能减排一体化

对企业的能量系统进行集成优化,可以提高能源的利用效率,并同时减少装置的用水量和CO2的排放量。本文针对某酮苯脱蜡装置,对其现行的换热网络进行了夹点分析,提取了物流数据,找出了用能不合理之处和装置的能量目标,通过计算获得该装置的节能潜力为4228.3 kW。考虑该装置实际的状况,提出对部分物流进行重新匹配的热集成优化方案,结果表明可分别节约1456.4 kW的加热公用工程和524.2 kW的冷却公用工程。对优化后方案进行的经济性分析显示,该方案每年可节约278.5万元的能量费用、减少0.3万吨污水和9078.2吨CO2的排放。对酮苯脱蜡装置进行一体化的优化可以降低能耗和成本,本文提出的优化方案对相关装置的节能减排也具有一定的指导作用。     

甲醇合成及精馏单元的能效优化

甲醇生产工艺普遍存在能耗、水耗过高的问题,对该工艺进行过程集成节能研究,具有重要的意义。以60万t/a煤制甲醇装置为背景,将处于上下游关系的甲醇合成及精馏单元作为一个系统考虑。利用夹点技术对该系统的用能现状和换热网络进行了分析,找出了违背夹点设计原则的不合理换热匹配。在此基础上,通过充分回收系统高温热源尤其是甲醇合成塔出塔合成气的能量,提出了2种现行换热网络的优化方案。方案1:节约低压蒸汽34.8%,节约脱盐水和循环冷却水21.1%,其中节约1.2 MPa低压蒸汽2 277.7 kW,节约0.3 MPa低压蒸汽20 544.4 kW;方案2:节约低压蒸汽30.8%,节约脱盐水和循环冷却水18.7%,其中节约1.2 MPa低压蒸汽6 027.0 kW,节约0.3 MPa低压蒸汽14 157.5 kW。当1.2 MPa与0.3 MPa低压蒸汽价格差距较大时,选择方案2较合理。     

基于夹点技术的烟气处理系统的优化与评价

二氧化碳捕集系统节能技术受到了人们的广泛关注,但基本上集中在系统本身,鲜见有关烟气余热回收利用方面的研究报道,缺少具体的应用方案。然而,要进一步提高二氧化碳捕集系统的效率,就必须对烟气余热进行有效利用。为此,本文以某发电厂与660MW热电联产装置相配套的烟气处理系统为研究对象,首先采用问题表法确定了换热网络的夹点温度,然后通过冷、热物流间的“新”匹配对原换热网络进行改造,得出3种改造方案：烟气余热回收一级换热网络是高温烟气与胺补液之间进行匹配;烟气余热直接回收二级换热网络是高温烟气依次与富液、胺补液之间进行匹配;而烟气余热间接回收二级换热网络包括高温烟气与富液之间的间接换热。通过对以上3种改造方案投资费用的比较,发现烟气余热回收一级换热网络的投资成本最低,是最优改造方案。     

新型高效低耗CO_2捕集配方溶剂的开发及工业应用

结合工业装置流程及实际运行,采用连续吸收再生模试装置,研究了醇胺分子中氨基取代基以及空间位阻效应对烟道气中CO_2捕集效果的影响。从分子结构的角度,开发了新型高效低耗CO_2捕集配方溶剂,通过3~5 m~3/h CO_2捕集模试装置,考察了其捕集率与再生能耗的关系,并在胜利电厂和四川维尼纶厂进行工业应用。结果表明,与传统的一乙醇胺(MEA)法相比,该溶剂再生能耗降低30%。     

烟气CO2捕集热能梯级利用节能工艺耦合优化

醇胺法捕集CO₂技术是一种较成熟的CO₂捕集技术，具有吸收速度快、脱除效果好等显著优点，但其操作费用高、解吸能耗大。本文以降低醇胺法捕集烟气中CO₂系统再生能耗为出发点，对常规醇胺法捕集CO₂工艺统进行了节能优化研究。在常规工艺流程基础上引入压缩式热泵节能技术，并利用Aspen Plus软件建立了基于压缩式热泵技术的CO₂捕集工艺流程模型。研究了压缩式热泵与机械蒸汽压缩回收（MVR）热泵、分流解吸、分布式换热、级间冷却4种节能工艺耦合，通过模拟计算与优化，结果说明了最佳节能工艺组合为“解吸塔压缩式热泵+贫液MVR热泵+分流解吸+级间冷却”耦合的CO₂捕集工艺流程，当解吸塔顶气体分流比为0.25∶0.75、冷富液分流比为0.05∶0.95、级间冷却器位于吸收塔17块塔板位置、吸收塔输入冷量为-3.0GJ/h时，系统再生能耗最低，为2.533 GJ/tCO₂，相比常规有机胺工艺（再生能耗4.204GJ/tCO₂）节能率39.748%。     

碳酸二甲酯的合成及换热网络的优化

节能减排越来越受到人们的重视,夹点技术是目前应用最广泛的热集成技术之一。文章利用夹点技术对碳酸二甲酯合成工艺进行了系统用能分析,找出了用能状况不尽合理之处。将碳酸二甲酯合成及精馏四个单元作为一个系统整体考虑,提出了碳酸二甲酯合成及精馏单元的换热网络优化方案。优化后整个系统可以节约低压蒸汽33.7%,节约循环冷却水93.6%。     

酮苯脱蜡溶剂回收系统的节能与优化

对炼油厂酮苯脱蜡溶剂回收(多效蒸发)系统用能状况进行了系统的分析,提出了重油蜡液、轻油蜡下油和轻油脱油蜡三个子系统的节能改造优化策略:根据夹点理论找出各子系统的用能极限,综合初始网络得出一个局部最优解,在局部最优解的基础上对系统的操作参数进行优化,从而使初始网络进一步逼近全局最优解,收到很好的节能效果.     

夹点理论及其在换热网络优化中的应用

文章主要介绍夹点理论的概念以及在换热网络优化中的应用,利用夹点理论对常减压生产装置进行换热网络优化。改造后原油换热终温从250℃提高到283℃,大大减少了燃料用量,减少装置的能耗。