基于热泵技术的化学吸收法二氧化碳捕集系统

为了减小二氧化碳捕集过程的能耗,研究了一种采用化学吸收法的新型供热技术。首先建立了以乙醇胺(MEA)为吸收剂的化学吸收法捕集二氧化碳的解吸能耗数学模型,通过Matlab编程计算得到工程中解吸能耗变化趋势和最小的解吸能耗。其次,将热泵技术与化学吸收法相结合,通过高温热泵提供解吸热能,同时综合利用废热。利用ASPENPLUS模拟了两级正丁烷(R600)热泵供热流程、超临界CO2(R744)循环热泵供热流程的性能,发现应用热泵技术能显著降低流程的能耗,各项性能与流程最小能耗理论极限值非常接近。超临界CO2循环热泵供热流程性能最优,流程的耗功量只有普通流程能耗的36.9%,同时所需的冷却能也只有普通流程的34.4%。通过建立热力学和经济学模型分析表明,应用超临界CO2热泵后CO2减排成本为328.2$·(tCO2)-1、电价为0.748$·(kW·h)-1;电厂减排后效率为31.1%,相比采用普通加热解吸流程增加了7.7%。     

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%。     

碳捕集系统集成MVR热泵节能工艺耦合优化

化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径，但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段，现有研究大多以软件模拟优化该流程，存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁琐等缺点。为弥补以上研究不足，以300 MW机组及年产量200万t碳捕集系统数据为基础，对集成MVR热泵的解吸单元进行约束条件设置灵活、优化过程直观的整体建模优化。首先建立MEA吸收CO₂热力学模型及MVR热泵设备数学模型，得到MVR热泵工艺流程设计参数。在此基础上，以最小等量解吸能耗为目标函数，对贫富液换热器小端差及二次蒸汽压缩终压进行优选。之后基于优选结果，在二次蒸汽压缩终压为140 kPa,贫富液换热器小端差为5℃时，对MVR系统闪蒸压力进行优化。优化结果表明，最优闪蒸压力为109.2 kPa,捕集系统最小等量解吸能耗为2.82 GJ/t(以CO₂计),相比于常规碳捕集系统节能率(5.61%)节能效果明显。对集成MVR热泵的节能优化方案的经济性分析结果表明，节能方案总投资为708.28万元，年净收益523.55万元，...     

催化裂化吸收稳定系统解吸塔进料状态节能改进及操作优化

应用Pro/ii流程模拟软件,对我国某炼厂2套催化裂化装置吸收稳定系统解吸塔进料状态进行节能优化计算。同时,研究了各操作参数对过程工艺及能耗指标的单因素影响,提出了流程改进和操作优化具体措施。     

氨制冷系统两种工艺方案的能耗分析

主要从能耗的角度对氨制冷系统的两种工艺方案即并联流程、串联流程进行了对比,串联流程比并联流程节能约9%。     

催化裂化吸收稳定系统工艺节能

在对催化裂化吸收稳定系统进行流程分析和工艺模拟的基础上,提出了一种节能工艺流程,其特征为二级冷凝双股进料与解吸塔设置中间再沸器相结合.通过与常规双股进料的双塔流程进行对比分析,发现本文算例中,在保证干气中C3+组分含量不高于1.5%(mol)的前提下,采用新工艺后平衡罐前冷却负荷可节能41.97%,解吸塔再沸器热负荷可节能40.66%.这一结果充分表明工艺的改进实现了节能降耗的目的.     

醇胺法脱除硫化氢工艺中胺再生塔节能研究

以某厂6.5×10~4 t/a硫磺回收项目为研究对象,针对炼油厂醇胺法脱除硫化氢工艺中吸收剂甲基二乙醇胺(MDEA)再生塔的节能开展研究。应用蒸汽压缩式热泵技术,建立了胺再生塔的热泵精馏工艺流程。采用流程模拟软件AspenPlus进行模拟计算,考察了塔板数、再沸比和压缩比等参数对胺液再生工艺的影响,并在保证解吸效果的条件下,以能耗最低为目标,对此过程进行工艺及节能优化。结果表明:与常规精馏相比,热泵精馏工艺的加热能耗与冷却能耗分别减少24.14%和71.10%,显著地降低能耗、提升经济效益。     

加碱法盐酸全解吸工艺新技术

介绍了现有的各种盐酸解吸技术，总结分析了盐酸解吸技术路线的优缺点，针对现有盐酸解吸技术存在的共性问题，提出了一种新的盐酸解吸工艺方法——加碱法盐酸全解吸工艺技术。该技术通过合理的工艺路线优化和设备结构改进有效地解决了塔底采出酸浓度高、氯化氢损耗高、排放废水含酸量高、氯化钙中毒、氯化钙结晶堵塞、系统中硫酸根和汞等杂质富集、系统能耗高等一系列问题。     

常规及创新高压凝液回收流程对比

塔里木盆地地区的英买、迪那等大型高压凝析气田目前仅对原料天然气进行了烃水露点控制,重烃回收率低,经济效益没有实现最大化,对此类气田进行凝液回收可显著提升气田的经济效益。现今适用于高压天然气凝液回收的流程主要为HPA（high pressure absorber）流程,本文在HPA流程基础上提出两种改进流程,即改进Ⅰ型流程和改进Ⅱ型流程。并通过SQP（sequential quadratic programming）算法以单位能耗最低为目标函数对3种流程进行操作参数优化, 并通过能耗分析表明：3种流程具有不同原料气贫富和压力适应范围,在贫气条件下,原料气压力在7000~8000kPa范围内,改进Ⅰ型比HPA流程更节能,而当原料气压力高于7500kPa时,改进Ⅱ型流程能耗开始低于前两者,且随原料气压力增加,节能效果更加明显。而对于富气,改进Ⅱ型流程能耗最高,改进Ⅰ型与HPA流程区别不明显。     

胺法脱碳系统流程改进及优化模拟

采用一乙醇胺(MEA)进行燃煤电厂烟气脱碳是目前比较成熟和可行的技术,但是存在再生能耗高的严重缺陷。胺法脱碳系统流程改进及优化能有效降低再生能耗。应用Aspen Plus软件基于速率模型对传统胺法脱碳流程及其改进流程进行模拟研究。这些改进的流程包括吸收塔中间冷却流程、富液分流流程、贫液蒸汽再压缩流程、分流流程及富液分流与贫液蒸汽再压缩整合流程。研究结果表明:富液分流与贫液蒸汽再压缩整合流程节能效果最好,和传统流程相比再生能耗及等量功分别下降28.2%和11.9%。节能效果其次的是富液分流流程,再生能耗和等量功分别下降19.3%和11.8%。贫液蒸汽再压缩流程使再生能耗下降了14.1%,而等量功只下降了4.1%。吸收塔中间冷却流程和分流流程节能效果比较有限。     

甲醇精馏技术能耗浅谈

甲醇精馏系统是一个耗能量较大的系统,不同工艺流程能耗和收率各不相同,通过对两套甲醇精馏装置的对比分析,总结了其在能耗和收率方面各自的特点。     

内部热耦合空分塔的节能优化分析

内部热耦合精馏是迄今为止所提出的节能效果最好,而唯一没有商业化的节能技术。将内部热耦合技术用于空分塔,可以带来良好的节能效果。根据低温空气分离过程以及三组分精馏的特点,提出了一种新的内部热耦合空分精馏塔优化模型。在优化模型基础上,对热耦合塔进行了深入的节能优化与分析,并且与常规空分仿真结果进行了比较分析,压缩机能耗下降20.75%,产值增加17.46%,单位产值能耗下降32.53%。内部热耦合空分塔的提取率以及能耗均优于常规热耦合空分塔,节能效果显著。     

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%。     

微波场强化化工分离过程研究进展

优化化工分离技术、实现化工分离过程的节能减排,一直是化工分离过程研究的热门课题。近年来,微波场强化分离过程的研究非常活跃。本文阐述了微波对物质的作用机理以及微波加热较普通加热的优势与特点;系统介绍了微波场在萃取、精馏、干燥、脱附/吸附、蒸馏和反应精馏等分离过程的强化效果和应用进展,并分析总结了微波场在这些分离过程中的强化机理,分析表明将微波应用于化工分离过程具有加热速度快、产品质量高、耗能低和易于控制等特点;同时指出微波在分离过程特别是蒸馏/蒸发和反应精馏领域研究的欠缺,提出对于微波是否对蒸馏/蒸发或反应精馏过程具有强化作用还需要大量的实验验证和相应的理论支撑;最后本文对微波在分离领域的发展作了分析与展望。     

甲醇精馏工艺流程比较及模拟

针对国内粗甲醇双塔精馏和三塔精馏两种主要工艺,从操作条件、工艺特点、产品质量等方面进行分析比较;通过ProII软件分别对这两种流程进行模拟计算,比较其能耗如冷却水、蒸汽的消耗,为工艺选择提供依据。     

Process simulation for the recovery of lactic acid using thermally coupled distillation columns to mitigate the remixing effect

The objective of this study was to find process simulations of the plant-wide scale lactic acid recovery process using thermally coupled distillation columns to mitigate the remixing effect. The remixing effect has been widely discussed because in a conventional column arrangement it induces a need for a significant amount of energy for repurification in lactic acid recovery processes. One way to overcome high energy consumption is by using thermally coupled distillation columns. This paper suggests and compares two types of thermally coupled distillation columns applied to the plant-wide scale lactic acid recovery process for removing the remixing effect considering a heavy organic impurity and lactic acid oligomerization in the process. The equilibrium stage model based on the RADFRAC module of Aspen Plus was employed for simulating the thermally coupled distillation columns. Simulation results showed that thermally coupled distillation columns can eliminate the remixing effect and reduce energy consumption compared to conventional lactic acid recovery processes.     

Energy advantages of reverse osmosis in seawater desalination

The very rapid increase in energy costs during the past three years is causing a change in the preferred process technology for seawater desalination. The phase changes, evaporation, and condensation, required in the distillation processes make them more energy intensive than the ambient temperature liquid separation that occurs in the reverse osmosis (RO) process. This paper describes the RO process and how to calculate its energy consultation.The RO process requires only 5–7 KWh/m³ of product water compared to 15–16 KWh/m³ required by the most efficient distillation process. The productivity of a large dual purpose electricity/RO water plant is compared to the productivity of a commercially purchased state-of-the-art dual purpose electric/distillation water plant that is currently under construction. The RO potable water productivity is about 2X the distillate flow at the same fuel rate     

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%。     

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%。     

基于MVR热泵精馏的乙醇-异丙醇分离工艺

常规精馏分离乙醇-异丙醇小温差体系的能耗较高,为此本文将两种机械蒸汽再压缩（MVR）热泵精馏工艺,即塔顶蒸汽直接压缩供热和塔底液相闪蒸压缩供热精馏工艺应用于乙醇-异丙醇的分离研究。利用Aspen Plus化工流程模拟软件中的严格精馏模块RadFrac.和压缩机模块Compr.,选用Wilson-RK方程计算物性数据,以分离过程的能耗最低为目标函数,对以上提出的两种MVR热泵精馏工艺分别在不同操作压力工况条件下进行了模拟与优化,得到了各自相关的工艺参数和设备参数。研究结果表明：与常规精馏工艺相比,以上两种MVR热泵精馏工艺节能分别为93.2%和93.4%。利用模拟得到的相关数据,估算了以上两种MVR热泵精馏工艺的平均年总费用,并进行了综合经济效益评价。结果表明：以上两种MVR热泵精馏工艺的平均年总费用基本持平,因此以上两种MVR热泵精馏工艺均是分离该体系较为合适的方法。