热压在蒸馏过程中的应用

在常规蒸馏流程中,加热塔底蒸发器所输入的能量大约有９５％在塔顶被冷却空气或冷却水带走,一般情况下部分能量不能得到进一步的回收利用。多年来,人们已采用了多种方法和手段对蒸馏塔的装置和操作进行改进,节约能量２％￣５０％,近年来,人们开始在石油化工装置的蒸馏过程中利用热泵技术降低蒸馏过程的能耗。对气体分馏装置中炳烷－丙烯分离诉常规蒸馏与热泵蒸馏流程进行比较后发现,热泵蒸馏可比常规蒸馏流程节约能量达８０％     

大型原油蒸馏过程能量全局优化控制策略

本文研究了大型原油蒸馏过程能量全局优化控制问题。通过对原油蒸馏装置备用能环节能量传递关系的分析，将全装置能量系统分解为四个能量子系统。在对常压塔、减压塔、换热网络和加热炉等四个能量子系统优化控制问题求解的基础上，运用大系统理论分解协调的原理，求解了原油蒸馏过程的能量全局优化控制问题。对某炼厂大型原油蒸馏装置现场操作数据优化计算结果表明，本文提出的能量全局优化控制策略将使装置的总能耗降低8.46％。     

裂解与分离(Ⅺ)——第八章 深冷分离系统的生产组织

本章内容包括深冷分离流程的组织和分析以及分离过程能量的节约和利用。第一节从国内外深冷分离流程出发,研究其共同点和不同点,在此基础上讨论组织分离流程的一般原则,进而对三大基本分离流程进行分析和对比。第二节探讨分离过程的最小理论分离功和能量损耗的渠道,挖掘潜力,指出节约和利用能量的途径。     

基于多级蒸汽机械再压缩热泵的稀N,N-二甲基甲酰胺水溶液蒸馏浓缩工艺

分析了蒸汽机械再压缩(MVR)热泵蒸馏浓缩工艺的特点和适用工况,以稀N,N-二甲基甲酰胺水溶液的浓缩过程为研究对象,提出了三级MVR热泵蒸馏浓缩工艺。采用Aspen Plus化工流程模拟软件中的严格精馏模块和压缩机模块,以能耗最低为目标函数,对三级MVR热泵蒸馏浓缩工艺和三效蒸馏浓缩工艺分别进行了模拟与优化,得到了合适的工艺操作参数。模拟结果表明,与三效蒸馏浓缩工艺相比,三级MVR热泵蒸馏浓缩工艺节能约83.2%,其平均能效比(压缩机制热量与压缩机输入功率的比)为0.834;多级MVR热泵蒸馏浓缩工艺具有较大的经济优势。     

精丙烯塔常规流程和热泵流程比较

精丙烯塔的丙烯和丙烷沸点接近,所需的回流比大,可采用的流程有热泵流程和常规流程。由于塔底温度较低,常规流程中对热源温位要求不高,炼油厂其他装置富产的95℃的低温热水即可满足要求。针对精丙烯塔系统,从采用低温热水作热源的常规流程和热泵流程的工艺流程和主要操作参数出发,计算并汇总了两种流程的主要消耗和操作费用,对比了主要设备的投资,并对能耗进行了计算和分析,认为常规流程在操作费用方面有较大优势,每年可节省操作费用约1900×10~4 RMB$,具有较好的经济性。     

MDEA吸收法天然气脱硫过程节能途径探讨

N-甲基二乙醇胺（MDEA）吸收H2S技术广泛应用于天然气脱硫中。对典型的MDEA吸收流程进行分析表明,MDEA溶液再生能耗较大,过程物流能量未得到充分利用。为此,提出了热泵流程和半贫液流程两种节能改造方案,用PROII软件对流程进行模拟计算,并对典型流程及改造流程进行热力学效率分析。结果表明,与典型流程相比,热泵流程和半贫液流程的热力学效率分别提高了5.23%和6.39%。     

蒸馏技术在石油炼制工业中的发展与展望

以蒸馏过程强化与节能为背景,在对塔盘、填料、分布器等塔内件技术发展分析的基础上,总结了我国蒸馏过程的大型化技术在石油炼制工业中的应用与发展,提出了采用新型碳化硅泡沫材料在塔盘及填料上的应用可大幅度提升精馏效率的思路。通过将低温余热发电技术与蒸馏过程进行耦合,实现了对于蒸馏过程低品位热能的有效利用,结合热耦合精馏、热泵精馏、多效精馏技术等节能措施,蒸馏过程能量的使用与回收变得更加科学与全面。新型材料传质元件和低温余热发电技术的开发与应用使绿色蒸馏概念在石油炼制行业的发展更迅速、有效。     

基于异丁烯提纯反应精馏的热泵流程模拟及分析

基于异丁烯提纯反应精馏的特点，设计了塔顶蒸汽压缩式的热泵节能流程。利用Aspen Plus软件对全流程进行模拟，并提出了针对部分冷凝流程的热泵精馏模拟策略。从火用分析和技术经济的角度，全面对其进行能耗和经济性分析评价。案例研究结果表明：采用热泵节能技术的反应精馏过程，当压缩比为1.6时，能耗及总费用最低；且与常规反应精馏过程相比，采用热泵节能技术后单位产品能耗降低约87.5%，热力学效率提高32.7百分点，年操作费用下降64.4%，热泵投资回收期为1.5年。     

炼化企业能量利用优化案例分析

基于炼化企业生产用能规律及特点,借助流程模拟、对标、大数据分析等方法,中海石油宁波大榭石化有限公司开展了全厂能量利用优化研究,在装置工艺过程、换热网络、低温热合理利用、蒸汽梯级能量利用等方面提出了改进措施和优化方案,并实施了提高DCC装置原料直供比及分馏塔塔顶循环换热流程优化、乙苯装置低温余热回收利用、甲苯塔进料换热网络设计优化、抽提蒸馏装置蒸汽喷射泵技术应用等节能优化改造,每年产生经济效益约5 727万元,实现节能36 ktCE(1 tCE=29.3 GJ),减少CO₂排放103 kt,全厂低温热利用率提高了16.3%。     

原油减压深拔新工艺研究

为了最大限度地提高原油蒸馏过程中轻油的收率,提出了一种新的原油减压蒸馏工艺方法。从装置能耗、轻油收率和设备投资等方面阐述了新工艺的技术特点;利用流程模拟软件Hysys,在相同的操作条件下,用相同处理量的同种原油对新流程和常规流程进行了原油减压蒸馏模拟计算,从装置能耗、轻油收率和设备投资方面进行了对比分析。结果表明:新工艺采用减压闪蒸塔代替减压转油线,降低减压渣油收率2%～4%,使减压蜡油切割点提高到588.7℃以上,有利于原油常减压蒸馏装置的减压深拔操作;同时降低了装置能耗。对原油常减压蒸馏装置深拔设计和扩能改造具有一定的指导意义。     

丙烯精馏塔热泵流程的优化

利用Aspen Plus流程模拟软件,选用RK-SOAVE物性模型和RADFRAC精馏模型,对常规丙烯精馏塔的操作工况进行了模拟.在此基础上,对丙烯精馏塔的2种热泵流程即塔顶蒸汽直接压缩式热泵流程和塔釜液闪蒸再沸式热泵流程进行了模拟计算.结果表明,对于丙烯精馏塔而言采用塔釜液闪蒸再沸式热泵流程更有利.所选热泵精馏流程优化操作参数如下:丙烯精馏塔进料位置为第125块塔板,回流比为16.5,节流阀压力为1.0 MPa.通过对操作参数进行优化,在处理量相同的情况下,可使塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏流程压缩机功率降低352.39 kW,辅助冷却器负荷降低31.72 kW.     

节能技术在三氯硅烷精馏提纯工艺中的应用

The trichlorosilane (TCS) purification process consumes a significant amount of energy to achieve the high purity requirement for TCS quality (99.9999%). This work proposed a series of energy saving technology to enhance the TCS purification process, including the conventional process, the conventional process coupled with heat-pump (HP), the multi-effect distillation process, and the dividing-wall columns process. All proposed schemes have been conceptually constructed by Aspen Plus. The design and optimization of the processes have been performed by the sensitivity analysis and the response surface methodology. Moreover, the energy consumption and total annual cost (TAC) for these schemes were discussed. The simulation results show that the TAC of the conventional process coupled with the integrated heat pump can reduce 50.5% of energy consumption as compared with the conventional process; the double-effect and three-effect processes can save 15.6% and 33.8% of energy consumption, respectively; the dividing wall column process and that coupled with the heat pump process can reduce by 22.3% and 48.1% of energy consumption, respectively. It can be found that the operating cost can be saved by using the heat pump technology, while the capital cost increases due to the investment in the compressor, when the processes coupled with the heat pump are used. These results demonstrate that the conventional process coupled with the HP technology has advantages over other distillation schemes for TCS purification in terms of the energy saving and economic effects.     

基于中间换热器-吸收式热泵精馏节能系统的优化

为提升精馏环节的能源利用效率,基于高效回收换热器余热和梯级用能的理念,提出了设置中间换热器与吸收式热泵相结合的精馏节能系统;以某石化企业180 kt/a气体精馏“三塔”（脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯精制塔）系统中的脱丙烷塔为研究对象,采用Aspen Plus建立数学模型,对中间换热-吸收式热泵精馏节能系统的中间再沸器、中间冷凝器以及热泵的操作参数进行优化,并对“三塔”精馏流程的节能效果进行分析。结果表明,采用中间换热-吸收式热泵精馏节能系统可将脱丙烷塔的蒸汽消耗量降低25%;对于完整“三塔”精馏流程,蒸汽消耗量可降低38.8%,循环冷却水用量节约42.5%,新增利润约530.8万元/a,项目静态投资的回收期为3 a。     

基于离子液体的乙腈-乙醇-水共沸体系节能分离

乙腈生产过程中产生的乙腈-乙醇-水物系,由于在常压下产生了3种二元共沸物和1种三元共沸物,采取常规精馏无法对物系进行有效分离,因此基于COSMO-SAC理论对具有应用潜力的4种离子液体进行筛选,选定1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯([DMIM][DMP])作为分离乙腈-乙醇-水物系的适宜萃取剂,并利用σ-谱图对离子液体与该物系的作用机理进行分析;采用Aspen Plus软件建立了基于离子液体分离乙腈-乙醇-水物系的萃取精馏流程。以年度总费用(TAC)最低为优化目标,并将CO₂排放成本计入目标函数中进行流程优化。在此基础上,为了更有效节能,进一步设计优化了热泵精馏萃取分离流程。最终热泵精馏流程TAC比常规流程降低16.82%,CO₂排放费用减少了23.35%。     

热泵减压真空精馏法在气田甲醇回收领域的应用

针对长庆气田含醇污水浓度变化范围大、结垢严重、能耗高等运行现状,结合甲醇与水的相对挥发度,理论模拟分析了常压精馏、减压真空精馏、热泵减压真空精馏3种工艺,分析得出热泵减压真空精馏法应用在气田甲醇回收领域不仅节能降耗且能实现清洁生产。     

基于吸收式热泵的精馏塔用能系统优化研究

受环境温度限制,加压精馏塔操作压力的设定值普遍偏高,系统能耗较高。以某脱丙烷塔为例,将操作压力由2.00 MPa降至1.60 MPa,塔底重沸器加热负荷可降低12.9%,若能继续降低操作压力,则可以进一步降低系统能耗。采用“基于第一类吸收式热泵的精馏塔物料梯级加热方法”,提高塔顶冷却能力,降低塔顶冷凝器工作温度,进而有效降低脱丙烷塔的操作压力至1.30 MPa;同时利用吸收式热泵回收塔顶馏出物冷凝热来对进料预热,替代部分重沸器消耗的工艺蒸汽,通过对操作参数及吸收式热泵配置的优化,可使脱丙烷塔能效提高23.3%。将富余的吸收式热泵制热水作为脱乙烷塔和精丙烯塔两塔重沸器热源,可显著降低气体分馏装置的蒸汽消耗量,经济效益显著。     

变压精馏分离丙酸甲酯-甲醇的节能设计

基于丙酸甲酯-甲醇二元体系的压力敏感特性,以最小年总费用(TAC)作为经济评价指标,对变压精馏分离工艺进行了模拟与优化,并在常规工艺基础上进行了改造,以实现节能的目的。结果表明:常规分离工艺高压进料时,高压塔塔板数为41、回流比为1.5和进料位置为第33块板以及低压塔塔板数为39、回流比为2.0和进料位置为第17块板时TAC最低,为593.00万元/年。将热集成技术应用于常规工艺中,优化后的分离工艺均能实现物系的高效分离。相比于常规变压精馏,部分热集成变压精馏与全热集成变压精馏分别可以节约44.57%与41.94%的能耗,同时可以节约23.84%与32.59%的TAC,主要原因是热量集成使得蒸汽费用与换热器费用降低。优化后的两种工艺分离效果显著,且能耗与TAC均较低,可为工业设计提供理论参考。     

中间再沸式热泵反应精馏生产乙酸异丁酯的设计与控制

基于传统反应精馏(CRD)合成乙酸异丁酯(IBAC)塔顶塔底温差较大的特点,提出中间再沸式热泵反应精馏(IR-HPRD-1)以及带预热器的中间再沸式热泵反应精馏(IR-HPRD-2)流程。采用Aspen软件对其进行优化,得到最优工艺操作参数。在稳态模拟基础上,采用奇异值分解法(SVD)找出温度灵敏板,对IR-HPRD-2流程设计了可行的控制方案。结果表明：与CRD工艺相比,IR-HPRD-1和IR-HPRD-2的年总能耗(TUC)分别降低44.33%和47.55%,年总费用(TAC)分别降低16.92%和19.13%,IR-HPRD-2在节能与降低TAC方面更优于IR-HPRD-1;在±20%进料流率与5%进料组分扰动下,该可行性控制方案能在短时间内有效控制产品质量。     

理想热耦合精馏塔及其稳态特性

首先介绍了理想热耦合精馏塔的基本结构及其节能原理，然后推导了其动态数学模型。该数学模型不仅可用于系统动态分析，而且更适合于系统稳态仿真。通过对一个苯和甲苯二元物系的分离计算，表明了理想热耦合精馏塔可以实现常规精馏塔的功能，也证实了它应用于实际过程的可能性