热泵耦合甲醇多效精馏节能新工艺

粗甲醇精馏的能耗是影响甲醇生产成本的关键因素之一。虽然五塔多效精馏可以降低精馏过程能耗,但仍存在相当的低品位余热未利用,为进一步降低五塔多效精馏工艺的能耗,本研究引入机械蒸汽再压缩式（MVR）热泵,在常压塔提馏段增设辅助再沸器,形成热泵耦合多效甲醇精馏新工艺。基于新工艺的全流程模拟数据,文章利用夹点技术对热泵设置的合理性进行分析,采用能耗、效能系数（COP）和年总成本（TAC）等指标对新工艺过程进行评价。结果表明：热泵耦合多效甲醇精馏新工艺中热泵设置合理,冷负荷为24.7MW,再沸器总热负荷为22.25MW,COP为22.5,相比五塔多效精馏工艺,冷负荷、热负荷以及TAC分别降低33.76%、32.64%和26.97%。热泵耦合多效甲醇精馏新工艺节能效果显著。     

热泵精馏在气体分馏装置丙烯塔中的应用分析

将热泵精馏技术应用于气体分馏工艺的丙烯精馏塔,选择再沸器液体闪蒸式热泵精馏系统代替常规精馏。采用ChemCAD流程模拟软件分别对丙烯塔常规精馏与热泵精馏系统进行模拟计算,分析比较了2种工艺的节能效率和经济性。结果表明,与单塔常规精馏相比,热泵精馏分离系统节能效率高,经济效率显著,冷凝器节能83．07％,再沸器节能82．96％;能源消耗降低60．5％。     

热泵精馏与多效精馏的分析和比较

化学工业中,精馏过程是能量消耗最大的单元操作之一,为了减少精馏能耗,通过改变传统工艺而引进了一些新工艺,热泵精馏和多效精馏便在其中且应用广泛。文章将介绍热泵精馏和多效精馏的理论,以及它们的在工业上的一些应用,对两者进行比较和分析。     

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%。     

基于中间再沸器的氯化苄热泵精馏工艺模拟

基于中间再沸器的热泵精馏是常规热泵的新拓展,可以推广应用于大温差精馏体系。将该技术应用于氯化苄的侧反应器/精馏塔耦合工艺,建立了其基于中间再沸器的热泵精馏新流程。采用理想热力学模型计算相平衡,等熵压缩模型模拟压缩机,运用数值处理软件Matlab,基于Newton-Raphson法对氯化苄的热泵精馏工艺进行了模拟计算,考察了关键参数对精馏过程能耗的影响,得出了适宜的工艺操作条件。结果表明:当中间再沸器安装于第7与第8块塔板间,最小传热温差为10 K,换热量为90 k W时,过程能耗较低。在工艺主体结构与分离任务相同的情况下,与基础工艺相比,热泵精馏工艺可节约年操作费用31.0%,年度总费用17.0%。     

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%。     

热泵变压精馏分离乙二胺水溶液的模拟

基于乙二胺和水物系共沸组成随压力变化显著的特点,采用变压精馏工艺分离乙二胺和水物系;为了降低变压精馏工艺的能耗,提出了热泵变压精馏新工艺。使用Chem CAD软件,对变压精馏工艺和热泵变压精馏工艺进行了模拟。结果表明:采用变压精馏工艺和热泵变压精馏工艺都能实现乙二胺和水共沸物的高纯度分离,每个产品的纯度(质量分数)都可以达到99%;与变压精馏工艺相比,采用热泵变压精馏工艺,加热公用工程可节能62.24%;冷却公用工程可以节能49.51%。     

热泵精馏与常规精馏的热力学分析比较

以实际运行装置的丙烯精馏塔为例,采用PROII 9.4软件对丙烯—丙烷分离过程中常规精馏和热泵精馏分别进行模拟,通过分析模拟结果,对比两种精馏方式的公用工程消耗、能耗及其经济性。     

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。     

热泵精馏与常规精馏的热力学分析比较

以实际运行装置的丙烯精馏塔为例,采用PROⅡ 9.4软件对丙烯—丙烷分离过程中常规精馏和热泵精馏分别进行模拟,通过分析模拟结果,对比两种精馏方式的公用工程消耗、能耗及其经济性.     

塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏节能特性研究

针对丙烯-丙烷、苯-甲苯物系,对塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏的系统特性进行分析,采用稳态模拟技术对两种物系常规精馏流程和热泵流程进行研究,确定最优理论板数和最佳进料板位置,在最优条件下研究不同进料物系对热泵精馏节能效果的影响。将热泵精馏流程的计算结果与常规精馏塔进行比较,结果表明,与常规精馏相比,热泵精馏节能优势明显,沸点相近的丙烯-丙烷物系更适用于塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏,节能率在80%以上,经济效益非常可观。     

带中间再沸器的大温差体系热泵精馏工艺

基于大温差体系的分离特点,提出了带中间再沸器的MVR热泵节能精馏工艺。使用Aspen Plus流程模拟软件,采用软件中Radfrac模块模拟精馏塔,对该体系的常规精馏、常规MVR热泵精馏、带中间再沸器的MVR热泵精馏及带中间再沸器的完全MVR热泵精馏等4种工艺进行优化模拟。以年总费用(TAC)最低为目标函数,得到了各精馏工艺相关的工艺参数和设备参数。研究结果表明:带中间再沸器的MVR热泵精馏工艺要优于常规MVR热泵精馏工艺,其平均能耗减少7.7%,平均TAC减少8.3%;带中间再沸器的完全MVR热泵精馏工艺要比带中间再沸器的MVR热泵精馏工艺更具优势,其能耗减少9.4%,TAC减少18.7%。     

两种乙烯精馏方法的探讨

乙烯精馏塔的目的是分离碳二馏分,得到合格的产品乙烯。由于乙烯、乙烷的相对挥发度比较小,塔的回流比较大,并且需要依靠压缩机制冷分离,故乙烯精馏塔是乙烯装置的能耗大户。据有关资料测算,其冷量消耗约占整个冷分离系统的40%。目前国内流行的乙烯精馏采用高压常规精馏、低压开式热泵两种方式。针对设计工艺流程、设备材质、塔板数、能量功耗等方面,对两种乙烯精馏方法进行探讨和比较。武汉80万吨乙烯采用前脱丙烷前加氢工艺,低压开式热泵精馏塔符合工艺需要,且相对高压精馏,能耗降低。     

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。     

国内三氯氢硅精馏节能技术应用进展

综述了系统耦合节能技术在国内三氯氢硅精馏工艺中的应用现状。介绍和分析了多效精馏、热泵精馏、热耦合精馏、差压耦合精馏及其有机结合在三氯氢硅精馏节能降耗方面的应用现状。讨论了三氯氢硅精馏节能技术的发展趋势,并指出系统耦合节能技术的大力实施是我国多晶硅行业追赶国际先进水平的有效途径。     

基于MVR热泵精馏的混合醇热集成分离工艺

机械蒸汽再压缩(MVR)热泵技术是把低品位的蒸汽通过压缩转变为高品位的蒸汽,循环用于热源的供热以减少能耗。而热集成技术则是合理的匹配冷热物流的换热,以提高物流的有效能利用率。鉴于精馏过程的高能耗和低热力学效率,本文以四元混合醇的分离为研究对象,把基于MVR热泵技术的热集成精馏工艺应用于该体系的分离,提出并研究了该体系带热集成与不带热集成各种MVR精馏工艺;以能耗和年总费用(TAC)为评价指标,采用Aspen Plus 软件对各分离工艺进行模拟与优化,确定各分离工艺的操作参数与设备参数。研究结果表明,与常规顺序分离工艺相比,MVR精馏工艺节约能耗50%以上,节约年总费用约61%。带热集成MVR精馏工艺与不带热集成MVR精馏工艺相比,在能耗和年总费用方面,优势相当,但前者热力学效率提高了约9.5%。     

变压-塔顶蒸汽再压缩精馏分离甲苯-正丁醇体系优化工艺

针对变压精馏分离甲苯-正丁醇的高能耗问题,采用塔顶蒸汽再压缩热泵技术对变压精馏进行改造。利用Aspen Plus流程模拟软件,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,利用序贯迭代法确定变压精馏、变压-塔顶蒸汽压缩式热泵精馏的最优工艺参数。从节能和经济的角度对工艺进行评价,结果表明:变压-塔顶蒸汽压缩式热泵精馏更具有优势。     

燃料乙醇热泵恒沸精馏新工艺的研究

为解决传统燃料乙醇生产过程中能耗大的问题，将热泵技术与传统恒沸精馏工艺相结合，开发出热泵恒沸精馏生产新工艺。在分析传统恒沸精馏生产无水酒精工艺方法的基础上，重点分析了燃料乙醇热泵恒沸精馏新工艺的原理、优点和能耗问题。结果表明，热泵恒沸精馏技术节约生产过程能耗56％，显著优于传统恒沸精馏生产工艺。     

石油化工企业精馏节能技术的可行性研究分析

节能精馏技术比普通精馏的效率更高并且能减少能量的耗费,通过对液体的回流比、操作压力以及物料的进料位置进行合理的优化。尤其是回流比参数,改变回流比,可以直接的导致精馏过程的能耗增高或者降低。本文重点分析了热泵精馏技术、多塔精馏技术、双塔精馏技术。通过对工业甲醇的节能精馏工艺的案例分析,研究了热泵精馏、三塔精馏技术和双塔精馏技术的节能效果对比。结果表明,三塔精馏节能工艺能够获得良好的使用效果。为我国节能精馏技术在化学应用领域的运用提供了应用参考平台。     

氯硅烷精馏节能工艺进展

国内多晶硅厂家主要存在成本高、能耗大等问题。文章主要介绍了氯硅烷生产过程中的几种节能新技术:多效精馏、热耦合精馏和热泵精馏技术。比较了这三种精馏方法在氯硅烷生产应用上的优缺点,并对氯硅烷提纯的发展方向进行了展望。