冷氢化工艺的节能优化及流程模拟

冷氢化装置是多晶硅生产的核心部分,是节能降耗的重点装置。文中对多晶硅生产中的冷氢化工艺做了简单介绍,运用Aspen Plus流程模拟软件,对传统流程和节能优化流程进行了模拟,并对传统工艺和节能优化工艺的蒸汽消耗量、循环水消耗量、电量以及投资进行了比较分析。结果表明:采用节能优化流程后蒸汽消耗降低了37.1%,循环水消耗降低了24.2%,电耗降低了53.1%,设备投资降低了1 215万元,节能优化流程与传统流程比较,在能耗和投资方面具有明显的优势。     

干法腈纶溶剂回收装置多效蒸发技术改造

分析了干法腈纶装置的能耗构成,降低蒸汽消耗是关键,节能改造的重点为溶剂回收装置。介绍了多效蒸发工艺原理,自主开发了三效逆流蒸发技术,并采用该技术对溶剂回收装置实施改造。结果表明:改造后腈纶产品的蒸汽消耗量比改造前降低了1.24 t/t,降幅达14.61%,产品能耗降低5.03 GJ/t,降幅达12.57%,节能效果显著。     

重油催化裂化装置能耗分析及节能措施

介绍海南炼油化工有限公司2 800 kt/a重油催化裂化装置通过实施工艺技术改造、设备更新、优选三剂使用以及优化操作条件等一系列节能措施后,装置能耗逐年下降,由设计的55.625 kg标油/t下降到2009年上半年平均47.8 kg标油/t,节能效果显著。     

热泵精馏在柴油加氢装置与干气提浓装置热联合上的应用分析

将热泵精馏技术推广应用于某炼厂柴油加氢装置和干气提浓装置之间的热联合,采用间接蒸汽压缩法,用热媒水作为中间介质,热媒水取走柴油加氢装置产品分馏塔塔顶气的余热,热媒水汽化并加压提温后,送至干气提浓装置,作为碳四吸收塔和碳四解吸塔再沸器的加热蒸汽。通过运行参数优化,将产品分馏塔塔顶气换热后的温度控制为130℃,蒸汽压缩后的压力为278.4kPa,压缩比为1.43。通过流程优化,创新性地采用双闪蒸罐的流程,避免使用水冷器冷却热媒水,可节省20t/h循环水,并回收0.2t/h蒸汽。采用热泵精馏系统实现两装置间的热联合,可回收柴油加氢装置分馏塔顶气热量6.93MW,节省干气提浓装置蒸汽11.5t/h,年总费用较原系统节省765.2万元,节能效益达50.66%;年总能耗节省4944.0吨标油,节能量达70.93%。     

硫酸铵多效蒸发结晶工艺的应用及设计特点

介绍了硫酸铵溶液蒸发系统采用多效蒸发结晶工艺技术的原理、流程、设备配置及设计特点。采用该工艺提高了硫酸铵溶液处理能力,减少蒸汽消耗量,使固体硫酸铵蒸汽消耗由5 t/t降为1.5t/t,解决了由于蒸汽供给不足带来的生产压力,节能效果明显。     

环己酮装置KA油分离工艺节能优化模拟

针对某环己酮KA油原有分离工艺,通过调整塔操作条件、进料温度、换热网络优化等,进行工艺优化,实现双塔热耦合。经Aspen-Plus软件模拟,优化后工艺节约蒸汽量12560t/年,较原工艺蒸汽消耗降低19%;节约循环水860000t/年,较原工艺蒸汽消耗降低23.7%。年节约运行费用175.84万元以上,节能效果显著,且产品质量不受影响,纯度达到99.978%,对KA油分离装置节能技术改造有着实际意义。     

甲醇精馏节能技术

我厂联醇生产的粗甲醇,通过双塔常压精馏制得精甲醇,设计能力为3万t/a。从1992年开车以来,地生产装置进行了多次改造,生产能力达到了4.5万t/a,甲醇精馏的蒸汽消耗从设计的2000kg/t下降到1645kg/t,但依然偏高。我厂采用了一项节能技术,即利用甲醇精馏的冷凝液来降低甲醇精馏的蒸汽消耗。     

粉状磷酸一铵节能技术改造

介绍粉状磷酸一铵生产工艺流程,以及针对浓缩工段和干燥工段存在的问题进行的节能技术改造。改造后,浓缩工段蒸汽消耗量由592 kg/t降至404 kg/t,下降了31.7%;干燥工段热源材料二甲醚的消耗量由22.00kg/t降至19.81 kg/t,降幅为10%;降低粉状磷酸一铵生产成本,提升产品经济效益。     

煤直接液化悬浮床加氢装置能耗分析与节能优化

煤直接液化悬浮床加氢装置投料初期,装置单耗高达126.58kgce/t,经过科技攻关、技术改造及逐渐长周期高负荷稳定运行后,单耗明显下降。以2017年装置单耗进行分析,其中燃料气消耗占装置单耗的69.12%,其次为电能消耗占27.96%,蒸汽产出占比达18.11%。为了降低装置单耗,主要从节约燃料气、节电和节汽三方面展开。通过对油煤浆进料加热炉空气预热器优化改造、氢气加热炉与减压塔进料加热炉烟气余热利用、减压塔顶不凝气回收利用、氢气压缩机增加无级气量调节系统、利用变频技术、优化防冻防凝措施降低伴热蒸汽消耗、保证装置高负荷稳定运行、优化装置停工阶段操作等节能措施的实施,有效降低了装置能耗,全年合计节约能耗28 613tce,折合单耗下降了16.06kgce/t,节能率达23.86%     

苯酚丙酮装置焦油塔新工艺

苯酚丙酮装置生产过程中会产生焦油,国内某苯酚丙酮装置精馏单元焦油塔采用单塔运行模式,焦油塔塔釜温度为235℃,热源为4.2MPa蒸汽,在高温运行下,塔釜换热器内物料易发生结焦。结焦后换热器换热效率下降,导致蒸汽用量增加。结焦到一定程度后,必须将精馏单元停车,对塔釜换热器进行机械清洗。研究结果表明,将目前的单塔精馏改为双塔精馏,改变后可以降低塔釜温度,将热源由高压蒸汽调整为中压蒸汽,一方面减少蒸汽消耗量,另一方面减少塔釜重组分焦油的产生量,从而降低塔釜再沸器结焦速率,减少清洗频次,提高装置运行周期。     

Aspen plus应用于环己酮装置烷精馏流程的模拟

采用Aspen plus数据库软件对环己酮装置烷精馏部分的工艺流程进行模拟,建立了环己酮装置的环己烷三效精馏的稳态模型,对各烷塔的操作温度、热负荷、回流量、产品质量等操作变量进行分析,优化了环己酮烷对塔的操作参数。结果表明:模拟确定了烷一、二、三塔的最佳回流量分别为30.5,45,29 t/h,降低了装置能耗,节约蒸汽用量2 t/h。     

渗透汽化-隔壁塔精馏耦合初步分离费托合成水的过程研究

费托合成水中含有醇、酮、酸等多种高附加值含氧有机物可提取出来作为高附加值产品,但由于费托合成水处量大,共沸体系复杂,通常需要首先对其进行初步分离。设计了直接两塔精馏、渗透汽化-两塔精馏、直接隔壁塔精馏、渗透汽化-隔壁塔精馏四种可供选择的初步分离工艺。根据渗透汽化实验数据在Aspen Plus中构建渗透汽化过程模型并进行模拟,结合灵敏度分析得到精馏过程的最佳工艺参数和模拟结果,并对四种工艺的能耗和有效能损失进行对比。结果表明,渗透汽化-隔壁塔精馏工艺具有明显的节能优势,其能耗较直接两塔精馏可降低15.85%,有效能损失降低45.74%。经渗透汽化膜预浓缩后,溶液的浓度可进入隔壁塔的适宜分离浓度区间,以充分发挥隔壁塔优势。由于渗透汽化所需能量可由余热等低品位热源提供,在余热充足的煤化工领域中可显著降低有效能损失。对于该过程而言,当渗透汽化膜价格低于438元/m²时,渗透汽化-隔壁塔精馏耦合工艺将会表现出较高的经济性。     

四氢呋喃-甲醇-乙酸甲酯-水热集成双溶剂萃取精馏工艺

针对四氢呋喃-甲醇-乙酸甲酯-水四元物系中存在多个二元共沸物的特点,本工作提出了常规双溶剂萃取和热集成双溶剂萃取两种精馏工艺。基于WILSON方程计算得到热力学数据,并对萃取剂进行了筛选。结果表明,对于四氢呋喃-甲醇和乙酸甲酯-甲醇共沸物系,选用水作为萃取剂最为合适;而对于四氢呋喃-水和乙酸甲酯-水共沸物系,则选用乙二醇作为萃取剂最为合适,且总溶剂比为0.65,乙二醇和水的比例为1.3。在此基础上,以能耗和年总费用(TAC)作为精馏工艺的评价指标,对提出的常规双溶剂萃取和热集成双溶剂萃取精馏工艺进行了模拟,并利用夹点分析技术对双溶剂萃取精馏系统的换热网络进行了优化。研究结果表明,优化后的换热网络其冷公用工程消耗降低44.12%,热公用工程消耗节约42.49%。与常规双溶剂萃取精馏工艺相比,热集成双溶剂萃取精馏工艺其能耗降低约43.29%,节省TAC约26.89%,热力学效率提高了3.25%。可见,热集成双溶剂萃取精馏工艺用于分离以上四元共沸物系,具有较好的技术经济优势。     

Soft-sensing modeling and intelligent optimal control strategy for distillation yield rate of atmospheric distillation oil refining process

It is a challenge to conserve energy for the large-scale petrochemical enterprises due to complex production process and energy diversification. As critical energy consumption equipment of atmospheric distillation oil refining process, the atmospheric distillation column is paid more attention to save energy. In this paper, the optimal problem of energy utilization efficiency of the atmospheric distillation column is solved by defining a new energy efficiency indicator — the distillation yield rate of unit energy consumption from the perspective of material flow and energy flow, and a soft-sensing model for this new energy efficiency indicator with respect to the multiple working conditions and intelligent optimizing control strategy are suggested for both increasing distillation yield and decreasing energy consumption in oil refining process. It is found that the energy utilization efficiency level of the atmospheric distillation column depends closely on the typical working conditions of the oil refining process, which result by changing the outlet temperature, the overhead temperature, and the bottom liquid level of the atmospheric pressure tower. The fuzzy C-means algorithm is used to classify the typical operation conditions of atmospheric distillation in oil refining process. Furthermore, the LSSVM method optimized with the improved particle swarm optimization is used to model the distillation rate of unit energy consumption. Then online optimization of oil refining process is realized by optimizing the outlet temperature, the overhead temperature with IPSO again. Simulation comparative analyses are made by empirical data to verify the effectiveness of the proposed solution.     

基于能量目标的芳烃萃取精馏溶剂评价模型

以NRTL活度系数模型为基础，利用Aspen Plus对不同单组分萃取剂回收芳烃的萃取精馏装置进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各操作变量及其关联，提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化策略，在保证分离要求的条件下，以能耗为目标，对萃取精馏塔（EDC）、溶剂回收塔（ERC）的进料位置、ERC回流比等关键操作参数进行优化，建立过程能耗的物性关联模型。通过分析不同溶剂对芳烃萃取精馏过程能耗和分离效果的影响，提出了基于能耗目标的芳烃萃取精馏溶剂评价模型，结果表明影响芳烃萃取精馏过程能耗的关键物性为溶剂的分子量及常压沸点，所建立的过程能耗关联模型具有较高的关联性，其R ²均大于0.9，可有效指导萃取精馏溶剂选择，为计算机辅助分子设计提供简化的目标函数。     

Distillation and reverse osmosis energy consumption and costs

The paper compares the energy requirements of single and dual purpose MSF distillation with seawater reverse osmosis plant. Energy consumptions are given both as heat and power consumptions for distillation and as power consumption for R.O. To enable a true comparison to be made these inputs are referred back to the heat inputs from fuel needed at the boiler plant or appropriate thermal power plant.Energy recovery is also considered for reverse osmosis and it is shown that the energy input can be expected to decrease by some 35% for a typical example.Although the prime energy input needed for reverse osmosis is shown to be substantially lower than for dual purpose distillation, the overall costs taking account Of capital charges, energy, replacements and other operating costs, are found to be in a band width of about 5% for plants in the range of 5000 to 15000 m³/day. Reverse osmosis plant water costs are significantly less than distillation if membrane life increases from 3 years to 5 years, particularly with small plant capacities.     

基于多策略集成优化算法的己烷油精馏过程3E多目标优化

己烷油精馏工序是溶剂油生产过程的重要环节,但其伴随着高能耗和高排放。因此,己烷油精馏工序的能量、经济和环境（3E）多目标优化对于溶剂油工业的可持续发展具有重要意义。针对传统非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,本文提出了一种改进的基于多策略集成的多目标遗传算法（MENSGA-Ⅱ）。该算法发展了一种基于邻域的引导策略,以增强算法的搜索能力进而加快收敛速度;同时引入随机极限游走策略以维持算法所获得解集的分布性。将MENSGA-Ⅱ应用于典型的测试函数和实际的己烷油精馏过程,结果表明,该算法在鲁棒性、收敛速度和解集分布性上具有优越性。与实际运行工况相比,典型优化工况下精馏系统年度毛利润可提升4.99×10⁵USD/a,能源消耗和CO₂排放可分别减少5.09×10²kW/a和4.82×10²kg/a。     

Professor Joseph W. McCutchan, 1918-1982

The paper compares the energy requirements of single and dual purpose MSF distillation with seawater reverse osmosis plant. Energy consumptions are given both as heat and power consumptions for distillation and as power consumption for R.O. To enable a true comparison to be made these inputs are referred back to the heat inputs from fuel needed at the boiler plant or appropriate thermal power plant.Energy recovery is also considered for reverse osmosis and it is shown that the energy input can be expected to decrease by some 35% for a typical example.Although the prime energy input needed for reverse osmosis is shown to be substantially lower than for dual purpose distillation, the overall costs taking account Of capital charges, energy, replacements and other operating costs, are found to be in a band width of about 5% for plants in the range of 5000 to 15000 m³/day. Reverse osmosis plant water costs are significantly less than distillation if membrane life increases from 3 years to 5 years, particularly with small plant capacities.     

热泵精馏应用于异丁烷精馏过程的节能改造

异丁烷资源丰富,但工业利用率低,造成资源未得到合理利用。本文首先分析了C₃和C₄混合物分离体系的特点,建立异丁烷精馏常规工艺流程,并对其进行模拟计算。模拟结果表明:塔釜蒸汽消耗量较大,造成能耗过高。目前,解决精馏过程能耗过高的处理方式集中在工艺参数的优化,在精馏方式上却少有报道。为了解决这一问题,本文提出了采取热泵精馏技术进行节能改造,并建立了异丁烷精馏的热泵精馏新工艺。通过模拟计算且对结果进行深入分析,得出当塔顶/塔釜压力分别为7×10⁵Pa和7.5×10⁵Pa、循环工质流量3055.13kmol/h、压缩机压缩比为2.286条件下满足分离要求,且能耗较低。分析热力学效率与经济性并与常规流程进行对比,结果表明:热泵精馏新工艺节能效果极佳,由常规精馏的68.16GJ/h降低为热泵精馏的45.87GJ/h;热泵精馏新工艺适用于该体系且更加节能、环保。     

变压精馏乙醇苯混合物分离工艺模拟计算

乙醇苯混合物是一种二元最低共沸液体混合物。研究了变压精馏分离乙醇苯工艺流程,以W ilson活度系数方程作为物性计算方法,使用过程模拟软件Aspen P lus对整个分离流程进行模拟计算,以系统能耗最低为目标,对重要的工艺参数进行了优化,提出的工艺方案可为工艺装置设计提供理论参考。