102℃常压余热蒸汽有机朗肯循环模拟及经济性分析

针对仪征化纤聚酯11单元102℃常压余热蒸汽提出了采用有机朗肯循环(ORC)系统的发电工艺。利用Aspen Plus 7.3流程模拟软件,分析了ORC系统的蒸发压力、冷凝压力、过热度和过冷度对系统热效率和效率的影响。当蒸发压力为1.28 MPa,冷凝压力为0.16 MPa,过冷度和过热度都为0时,系统效率最高。该操作状态下,静态回收期为3.5~5.6年。     

基于Aspen Plus与Matlab联用的ORC系统优化

ORC系统设计过程中,工质的选用和操作参数的选定是设计的关键。为辅助进行ORC系统的设计和优化,先采用Aspen进行ORC模拟模型建立,选取了几种常用工质,使用ActiveX实现了Matlab和Aspen的联用,设计了计算程序。以某公司35 t/h的150℃热水提供工业余热、冷却器的冷凝温度为42℃的ORC系统作为案例,进行了优化计算,最终得到该工况下R134A工质的输出功率最高,输出功率为201 kW,工质的蒸发压力为27 bar,蒸发温度为81℃,流量为56 900 kg/h。     

惰性气体对高真空蒸发与冷凝过程的影响

采用Bhatnagar Gross Krood(BGK)模型方程,建立了计算多组分稀薄气体流动的数学模型和求解方法。应用该模型对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和癸二酸二丁酯(DBS)物系在有惰性气体存在条件下的一维蒸发和冷凝过程进行了数值模拟,考察了各操作工艺参数对该过程的影响。研究结果表明惰性气体分压远大于蒸发液体的饱和蒸气压时,蒸发效率趋近于零;升高蒸发温度、冷凝温度以及增大蒸发面和冷凝面之间的距离都将使得蒸发效率降低,其中冷凝温度的升高将使蒸发效率显著减小。     

采用液化天然气冷量的空分系统新流程

从多个角度分析了空分装置中应用液化天然气(LNG)冷量的优势,针对不同的场合提出了2种引进LNG冷量的液体空分流程新方案。方案1适用于投资建设新设备的场合,方案2适用于现有流程的改造生产液体的场合,2种方案有一个共同点即使用LNG冷量冷却循环氮气制冷。采用Aspen P lus软件对2个方案进行了模拟计算,结果表明:引进LNG冷量之后,所需循环氮气量明显减少,系统最高运行压力降低由传统流程的4.2—5.0 MPa降低到2.1—2.6 MPa,液态产品的单位能耗从约0.5 kW.h/kg降低到0.327—0.338 kW.h/kg,节能效果明显。LNG气化过程中换热压力的提高对冷量回收影响较小,而采用液泵加压节省能耗,将气化过程安排在升压过程之后有利于能源的合理利用。     

新疆准东煤气化过程的模拟优化

基于Aspen Plus流程模拟软件,运用Gibbs自由能最小化方法建立了Shell粉煤气化模拟计算模型,对新疆准东一采区的煤种进行气化过程模拟优化.以(CO+H2)摩尔分数最高为目标函数,通过单因素研究确立的最佳操作条件为:气化压力2MPa,氧煤比0.73kg/kg和蒸汽煤比0.09kg/kg;而通过虚拟正交实验研究,获得的最佳操作条件为:气化压力2MPa,氧煤比0.78kg/kg和蒸汽煤比0.05kg/kg.各因素对气化过程影响大小顺序为:氧煤比和水煤比的交互作用>氧煤比>水煤比>气化压力.     

机械蒸汽再压缩式热泵用于降膜蒸发系统的研究

介绍了一种机械蒸汽再压缩式(MVR)降膜蒸发系统的工艺流程,以水为介质,自主开发并搭建实验平台,采用罗茨风机驱动。使用理论分析和实验相结合的研究方法,探究了本系统在不同的蒸发压力及压缩比下合适的操作域,继而研究了二次蒸汽量、补充水量与压缩比及蒸发压力之间的关系,最后探讨了供热系数COP与压缩比的关系。结果显示,补充水量约占二次蒸汽量的3%~9%,且补充水的量随着压缩比的提高而提高;蒸发压力不变,蒸汽冷却冷凝放热量随着压缩比的增大而增大;压缩比不变,蒸汽冷却冷凝放热量随着蒸发压力的提高而提高;本系统最佳操作压缩比为1.9。     

10 MPa日产千吨冷凝法吸附法耦合分离氨的氨合成工艺模拟

提出将冷凝法与吸附法耦合分离氨的氨合成工艺,通过Aspen Plus模拟分析比较了10 MPa日产千吨冷凝法吸附法耦合分离氨的氨合成工艺与传统冷凝法分离氨的氨合成工艺。结果表明,将冷凝法与吸附法耦合分离氨能有效提高氨净值,减小氨合成回路循环气量及催化剂用量,同时能有效降低冰机功耗。此外,提高冷凝温度可进一步降低冰机功耗,但相应的吸附剂用量、吸附/解吸塔床层体积将增大,解吸所需热量也将更高。     

LNG接收站BOG再冷凝工艺模拟及分析

以国内某LNG接收站气源及设备操作参数为依托,利用Aspen Hysys软件建立对LNG接收站BOG处理工艺流程模型。通过控制再冷凝器气相出口流率,改变LNG流量得到BOG完全再冷凝所需最小LNG量。同时,利用单因素分析法,模拟分析BOG流量、LNG低压泵出口压力、BOG压缩机出口压力及气源气质对BOG再冷凝工艺的影响,可以看出,再冷凝工艺系统所需LNG量与BOG流量呈正线性变化关系;在一定压力范围内,再冷凝工艺系统所需LNG量随BOG压缩机出口压力增加而减小;超出一定压力后,再冷凝工艺系统所需LNG量随BOG压缩机出口压力增加而增加;再冷凝工艺系统所需LNG量随LNG低压泵出口压力增加而增加;甲烷含量越高的LNG,其BOG中甲烷含量越少,冷凝单位质量BOG所用的LNG用量越少。     

节能型合成氨联产乌洛托品生产工艺

正目前,合成氨生产过程中气氨的回收是经冰机加压后由蒸发冷凝器冷凝为液氨,此过程主要靠冰机提供冷量,均需消耗一定的电能。中、小型氮肥生产企业合成氨工段气氨回收流程:合成氨系统合成工段气体冷却(介质为液氨)与气体深度净化工段中液体冷却(介质为液氨)所产生的气氨汇合后(压力为0.10~0.15 MPa),一部分送往冰机系统,经过冰机加压后,当压力上升至1.50~1.60 MPa(表压)进入蒸发冷凝器,气氨冷     

焓的推算法(3)

饱和蒸气和饱和溶液在等温等压下具有焓差,现介绍应用焓差推算蒸发潜热(或冷凝潜热)的方法。1.潜热的推算方法显热是在无气、液、固等状态变化时,使物质温度升高的热量,而潜热则意味着只使其状态改变而无温度变化。如蒸发(或冷凝)的温度或压力已知,则蒸发潜热(或冷凝潜热)是一定的。温度或压力越高,潜热越小,于     

醋酐精馏工艺的数学建模和工艺改进

选取NRTL-HOC物性方法,利用Aspen Plus模拟软件建立了可信的醋酐精馏工艺的数学模型。利用Aspen Plus模型参数分析工具(设计规定、敏感度分析和优化),研究了影响精馏工序分离效果的主要操作参数——分馏塔T203的回流比、塔顶采出率和精制塔T204塔顶分凝器气相分率,得到产品合格(w99.0%)且热量单耗最小的工艺改进操作参数:T203回流比R=4.07,采出率D=58.16 kg/h,T204塔顶分凝器气相质量分率为0.1。该操作条件下热量单耗为110.30 kJ/kg。     

基于Aspen的正丁醇-异丁醇萃取精馏工艺设计及优化

运用Aspen Plus模拟软件对正丁醇-异丁醇萃取精馏塔进行过程模拟,考察了蒸馏流率、理论塔板数、原料和溶剂的进料位置、回流比、溶剂比对正丁醇异-丁醇混合物分离效果的影响。通过正交化设计优化和验证实验,得到最佳萃取精馏塔的操作条件,即蒸馏流率D=17 kg/h,理论塔板数N=49,原料进料位置N F=29,溶剂进料位置N S=8,回流比R=6,溶剂比S∶F=11∶1。研究结果表明,在最佳操作条件下,塔顶异丁醇质量分数可以提高到99.80%,得率为89.38%,塔底正丁醇质量分数可达到97.53%,得率为99.96%,验证实验结果与模拟结果相对误差1%。     

连续减压精馏分离椰子油脂肪酸的模拟研究

文章利用Aspen Plus化工模拟软件中的严格计算法RadFrac单元操作模块对椰子油脂肪酸进行了连续减压精馏分离模拟。考察了塔板数、回流比、进料位置对分离效果的影响。结果表明:采用两个精馏塔B1塔和B2塔串联操作,操作压强为2500 Pa(绝压),原料进料质量流率20 kg/h,B1塔理论板数为15,第8块塔板进料,回流比为2(体积比),塔顶可得到产物辛酸的质量流率为8.675 kg/h,质量分数可达98.58%及回收率可达99.83%。塔底物料经B2进一步分离,B2塔板数为15,第9块塔板进料,回流比为1,塔顶可得到产物癸酸的质量流率为10.86 kg/h,质量分数为99.79%及回收率为98.81%。模拟结果对实验研究及工业化生产具有指导意义。     

不同原料制备磺化剂SO_3/空气的热量对比

利用化工模拟软件Aspen Plus对磺化生产中以液态SO3、固态硫磺及液态硫磺为原料制备磺化剂SO3/空气的流程进行了模拟计算,并对3种工艺进行了能耗、热量分析。液体SO3放热工段释放热量不足以满足干空气加热所需的热量,但该工艺流程简单,大大节省项目投资费用与运行费用等。固体硫磺生产气体SO3可以产生大量余热,若能充分利用,可以降低运转投资成本。液体硫磺生产气体SO3可回收的余热更多,且避免了固体硫磺的粉尘污染。每套3.8 t/h磺化装置,需要浓度为3%的SO3工艺空气300 kmol/h,从干燥空气进入到SO3工艺空气,硫磺燃烧可利用的热量达2 569 605 k J/h,余热回收效率按60%计算,可生产0.8 MPa的饱和蒸汽868.5 kg/h。对于固体硫磺,去除熔硫所需热量,热损按10%计算,可生产0.8 MPa的饱和蒸汽221.6 kg/h。     

萃取精馏分离苯乙酮与α-苯乙醇的模拟研究

苯乙酮与α-苯乙醇属近沸点物系,用普通精馏方法很难将二者进行有效地分离。在对已报道的分离方法进行比较分析的基础上,提出了采用萃取精馏方法来分离苯乙酮和α-苯乙醇。文中首先通过定性判断和基团贡献法定量地估算选择了该二元物系合适的萃取剂为丙三醇。然后采用Aspen Plus化工模拟软件中的RadFrac模块进行了萃取精馏塔的模拟,分别考察了溶剂与原料进料位置、回流比、溶剂比对分离效果的影响。结果表明:对于处理量为1 000 kg/h的待分离物系,操作压力为5 kPa,在塔板数为30的条件下萃取精馏塔在原料进料位置为第19块塔板,溶剂进料位置为第6块塔板,回流比为3∶1(质量比),溶剂流率为800 kg/h的优化条件下,可以使塔顶苯乙酮质量分数达到99.8%,且塔釜几乎不含苯乙酮。模拟结果对进一步的实验研究和工业生产具有一定的指导意义。     

重力热管冷凝段运行特征的可视化实验研究

应用电容层析成像技术（ECT）对重力热管冷凝段的流动换热进行了可视化实验研究。重力热管以乙醇为工作介质,通过加热器控制重力热管蒸发段加热温度,冷凝段采用冷却水与乙醇蒸气进行逆向对流换热。通过ECT测量系统对冷凝段乙醇蒸气的冷凝过程进行监测,观察不同工况条件下重力热管冷凝段的气、液分布特性和液膜的形成及发展过程。摒弃了传统电容传感器的屏蔽罩结构,通过将测量电极用绝水层密封实现了传感器在液下环境工作,有效地拓展了ECT技术的应用领域。实验结果显示：当蒸发段加热温度较低时,乙醇蒸气在冷凝段壁面凝结形成条索状流动;随加热温度升高,冷凝液流动过渡至环状流;加热温度超过一定限值后,冷凝段出现液膜增厚甚至闭合脱落的周期性现象,并且频率随温度升高而升高。重力热管与垂直方向夹角为30°倾斜放置时,在高加热温度条件下同样存在液膜增厚甚至闭合脱落的周期性现象。     

重力热管冷凝段运行特征的可视化实验研究

应用电容层析成像技术(ECT)对重力热管冷凝段的流动换热进行了可视化实验研究。重力热管以乙醇为工作介质,通过加热器控制重力热管蒸发段加热温度,冷凝段采用冷却水与乙醇蒸气进行逆向对流换热。通过ECT测量系统对冷凝段乙醇蒸气的冷凝过程进行监测,观察不同工况条件下重力热管冷凝段的气、液分布特性和液膜的形成及发展过程。摒弃了传统电容传感器的屏蔽罩结构,通过将测量电极用绝水层密封实现了传感器在液下环境工作,有效地拓展了ECT技术的应用领域。实验结果显示:当蒸发段加热温度较低时,乙醇蒸气在冷凝段壁面凝结形成条索状流动;随加热温度升高,冷凝液流动过渡至环状流;加热温度超过一定限值后,冷凝段出现液膜增厚甚至闭合脱落的周期性现象,并且频率随温度升高而升高。重力热管与垂直方向夹角为30°倾斜放置时,在高加热温度条件下同样存在液膜增厚甚至闭合脱落的周期性现象。     

机械蒸汽再压缩蒸发系统的性能分析

机械蒸汽再压缩（MVR）蒸发系统是一种新型高效节能蒸发技术。它有多个单元设备组成,每个操作节点的控制都对系统运行的稳定性和节能效率至关重要,其中包括进料温度、蒸发压强、蒸汽压缩比、冷凝液温度等。若操作条件不当,不仅会大大降低蒸发效率而且会对设备和管路造成损害。本文建立了一套充分利用能源的MVR蒸发工艺流程,并通过理论分析对每个操作节点进行了质量和能量衡算,同时利用Aspen Plus模拟软件建立了系统的流程模拟图。通过对操作单元的变量控制,研究了循环蒸汽量、补充水的量与进料温度、冷凝液温度、蒸汽压缩比以及蒸发压强等之间的变化关系。由数据分析可得：原料在饱和液体时进料最佳,冷凝液的温度应保持与蒸发温度的有效温差在5～8 ℃时较好,压缩机的蒸汽压缩比控制在1.8～2.2较为合理。同时可利用冷凝液和浓缩液的余热对原料预热,补充水也可从冷凝液中直接取用。     

环丁砜萃取精馏过程模拟分析及工艺参数优化

以环丁砜-烃类相平衡数据和NRTL-RK热力学方法为基础,对环丁砜萃取精馏过程进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各个操作变量及其关联,提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化的策略。通过文献数据回归和Aspen Plus物性估算系统相结合,补充修正了缺失的模型参数,并以此模拟分析了各关键操作参数对环丁砜萃取精馏过程能耗和分离效果的影响。结果表明:当萃取精馏塔操作压力为0.17 MPa,溶剂回收塔操作压力为0.05 MPa时,贫溶剂最佳温度为100℃,原料饱和气相进料的最佳进料位置为第50块塔板;溶剂回收塔最佳回流比为0.33;最佳进料位置为第6块塔板,汽提水量为2853 kg·h~(-1)。优化后,装置最小热公用工程由1.158 GJ·t~(-1)下降至0.802 GJ·t~(-1),节能效果显著。     

液氮洗的模拟与优化

以河南心连心化肥有限公司的液氮洗作为研究对象,以其设计数据和实际数据为基础,应用Aspen Plus流程模拟软件,对该流程进行建模、模拟和技术分析,针对实际运行过程中,液氮洗冷量富余的情况,提出相应的操作优化措施。提高燃料气的出口压力可以减少冷量的产生,燃料气的出口压力从300 k Pa,提高到1 900 k Pa,冷量大概产生10 k W。但是,并不能从根本上解决燃料气外排的这种情况。把中压配氮由内配氮改成外配氮,减少焦耳汤姆逊效应的产生,使产生的冷量较少。将内配氮流量1 507 kmol/h调节为1 100 kmol/h时,可以消除燃料气外排的现象。