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%。     

5万t/a钛白粉钛液MVR浓缩系统设计研究

以钛液浓缩为研究对象,设计了一种基于蒸汽机械再压缩技术的钛白液浓缩系统(ES-MVR)方案。仿真结果表明:与常规采用蒸汽作为热源和常温水作为冷凝器冷源的单效升膜蒸发系统方案相比,ES-MVR因回收利用了蒸发器内二次蒸汽的潜热,无需冷却水,只需消耗少量生蒸汽和一部分压缩功;工艺流程简单,具有显著的节能降耗优势,可用于钛液浓缩工艺的节能降耗改造。计算结果表明,对于年产5万t钛白粉工艺,ES-MVR具有显著的技术、经济和性能优势,年平均可节约能耗成本2 083万元,预计4个月内就可收回投资资本。与常规单效升膜系统蒸发相比,节能环保优势明显,总能耗可节约71.7%,大约减少消耗13 585 t标煤,对应减少CO_2排放量达35 592 t。     

基于机械蒸汽再压缩和有机朗肯循环技术的双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水节能工艺

针对双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水三塔分离工艺特性及高能耗特点,把机械蒸汽再压缩(MVR)和有机朗肯循环(ORC)余热发电技术应用于该三塔的优化,提出了带中间再沸器的MVR热泵和ORC耦合MVR热泵两种节能精馏工艺。以年总费用(TAC)为精馏工艺评价指标,净输出功为ORC系统评价指标,采用Aspen Plus软件对提出的节能工艺进行模拟与优化。研究结果表明,就乙酸甲酯回收塔和甲醇回收塔而言,带中间再沸器的MVR热泵精馏工艺较常规双溶剂协同萃取精馏工艺能耗分别减少了57.38%和9.66%;TAC分别节省了31.34%和11.69%。而对于溶剂回收塔,带中间预分塔的ORC耦合MVR热泵精馏工艺较常规双溶剂协同萃取精馏工艺能耗减少了50.16%,TAC节省了36.13%。就整个萃取精馏系统而言,优化后的精馏工艺比原有双溶剂协同萃取精馏工艺能耗减少了45.48%,TAC节省了31.33%。     

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。     

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%。     

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。     

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%。     

蒸发耦合精馏处理含盐甲醇废水的MVR节能工艺

针对分离含盐甲醇废水体系能耗高的特点,运用了MVR热泵技术,将蒸发与精馏有机地耦合在一起。在单效蒸发耦合常规精馏工艺的基础上,提出了MVR蒸发耦合常规精馏及热泵精馏工艺以及带预热的MVR蒸发耦合热泵精馏工艺。选用修正后的ELECNRTL电解质热力学模型,以能耗和年总费用(ATC)最低作为目标函数,对以上提出的几种工艺进行模拟与优化。研究结果表明:基于MVR蒸发的基础再应用热泵技术更具经济优势,可以分别减少ATC和能耗17.18%和45.37%。带预热的MVR蒸发耦合热泵精馏工艺与MVR蒸发耦合热泵精馏工艺相比又可以减少ATC 8.12%,减少能耗27.41%,是处理含盐甲醇废水的最佳工艺路线。     

自回热精馏技术在甲醇钠生产中的应用

针对碱法生产甲醇钠工艺存在能耗高的缺点,提出了基于自回热精馏技术的碱法生产甲醇钠新工艺。在新工艺中,精馏塔塔顶甲醇蒸汽不经冷凝,一部分由压缩机压缩后直接送往反应塔塔底参与甲醇钠的反应和水蒸气的汽提;另一部分由压缩机压缩升温升压后送往精馏塔塔釜再沸器作为再沸器的加热热源。在不改变原生产工艺参数的前提下,自回热精馏系统大大节约了原系统所消耗的新鲜蒸汽和循环冷却水,大幅降低了甲醇钠的生产成本。工程实践的结果表明:对于1万t/a的碱法甲醇钠生产线,采用自回热精馏技术对原系统进行改造,改造后可平均节约能耗成本约900万元/a,每年可节约标煤4 400 t,大大降低了碳、硫等污染物的排放,有较好的经济效益与社会效益。     

基于MVR热泵的三元混合烷烃热耦精馏

以正己烷、环己烷、异辛烷三元混合烷烃的分离为研究对象,利用Aspen Plus软件,选用RK-SOAVE方程,以年总费用(TAC)最低为目标函数,考察了中间组分分配比对热偶精馏的能耗及TAC等方面的影响,得到最佳分配比为0.47。在此基础上,把蒸汽再压缩(MVR)热泵技术应用于热偶精馏,提出了MVR热偶精馏工艺,研究了压缩比对MVR热偶精馏的影响,得到了相关的工艺参数和设备参数。研究结果表明,MVR热耦精馏与常规热耦精馏相比,可节能约38%,节省年总费用约48%。     

MVR蒸发与多效蒸发技术的能效对比分析研究

针对氨基酸溶液蒸发浓缩生产过程的高能耗问题,提出一种新的基于机械蒸汽再压缩蒸发浓缩节能工艺及装置.介绍了机械蒸汽再压缩蒸发浓缩节能新工艺的工作原理,以15 t/h氨基酸的蒸发浓缩为工程实例,对采用MVR蒸发技术和传统的多效蒸发技术进行了能效对比分析研究.研究结果表明,采用MVR蒸发技术比传统的多效蒸发技术每年可节省783.14万元的加热蒸汽费用及20.12万元的蒸汽冷凝水费用,相当于节省了85.7％的标准煤.另外,在相同的蒸发条件下,MVR蒸发装置所需热量为三效蒸发的24％.     

基于MVR热泵和热集成的混合二甲苯节能精馏工艺

针对混合二甲苯体系分离能耗高的特点,把热集成和MVR热泵技术应用于该体系的分离研究,提出了热集成精馏工艺、带预分的MVR精馏工艺和完全MVR热泵精馏工艺。以能耗和年总费用(TAC)作为评价指标,对以上提出的3种节能精馏工艺进行模拟与优化,并与常规精馏工艺的计算结果进行了比较与分析。研究结果表明,热集成精馏工艺要比常规精馏工艺具有一定的经济优势,平均可减少能耗34.44%,节省TAC 23.33%。而MVR热泵精馏工艺则是分离该体系的最合适的工艺路线,与热集成精馏工艺相比,带预分的热集成MVR精馏工艺和完全MVR热泵精馏工艺可分别减少能耗23.23%和64.45%;节省TAC 18.32%和21.68%。     

二次蒸汽再压缩蒸发过程分析及工程应用

通过对单效蒸发、热力蒸汽再压缩(TVR)蒸发和机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发过程进行分析,提出了生蒸汽耗量模型。以5400 kg/h Na OH溶液的蒸发浓缩为工程实例,对单效蒸发、TVR蒸发和MVR蒸发进行能耗对比分析,结果表明,TVR蒸发和MVR蒸发能耗仅为单效蒸发能耗的78%和23.8%。     

机械蒸汽再压缩技术在钛白黑钛液浓缩中应用

叙述了蒸发二次蒸汽经压缩机提高压力后,重新返回蒸发系统作为热源应用的黑钛液浓缩技术。其内容涵盖了机械蒸汽再压缩(MVR)技术的原理,工艺流程及离心式压缩机、降膜蒸发器等主要设备。该项技术与当前行业内正在推广的"多效浓缩技术"相比,吨钛白黑钛液浓缩的能耗由187.66 kg标煤降至20.01 kg标煤,节省能耗约89%,又能实现单套装置大型化,是一项可供选择的工艺路线。     

日产千吨甲醇精馏装置蒸汽系统节能改造小结

延长石油兴化化工公司2011建成年产30万吨低压甲醇装置,该工艺采用华东理工大学5.0 MPa低压甲醇合成工艺,采用四塔精馏工艺,整个甲醇精馏工艺包和工程化设计均由某工程公司承担,装置运行情况良好,精醇产品质量达到美国AAA标准,唯一存在的缺陷是原设计精馏系统实际运行能耗过高,大大超出行业先进水平的消耗量,针对装置蒸汽消耗过高的原因,进行定性分析和定量计算,给出改造方案,降低了系统的蒸汽消耗,使得吨醇消耗蒸汽由原1.6吨下降到1.52 t,取得了显著的节能效果。     

电渗析耦合蒸汽机械再压缩技术深度处理化工阻燃剂废水研究

针对单一蒸汽机械再压缩(MVR)技术处理阻燃剂化工废水能耗相对较高的问题,采用电渗析(ED)耦合MVR技术的新型模式,对阻燃剂废水进行深度脱盐及脱COD处理的同时降低系统总能耗。电渗析阶段考察不同的水回收率、不同电压及不同流量下的废水处理效果;最终阶段采用MVR工艺处理电渗析浓室产水,并对过程能耗模拟分析。结果表明,当电渗析采用恒压为25 V、体积流量为15 L/h、电渗析水回收率为67%时,耦合工艺的总能耗与单一使用MVR相比降低了48.8%;同时整体工艺的水回收率提高至95%。     

荣信化工甲醇“4+1”塔精馏工艺的设计

以内蒙古荣信化工二期90万t/年甲醇精馏项目为研究对象,采用proⅡ软件对甲醇三塔顺流精馏过程和三塔逆流精馏过程进行了模拟。通过分析不同精馏过程对能耗的影响,确定了采用三塔顺流流程的方案,并在流程中设计了换热网络以降低能耗。结果表明:三塔顺流流程方案的能耗更低,结合换热网络的应用,可使吨甲醇蒸汽耗量由1.27 t降至0.9 t。同时,新流程的应用将使精甲醇收率由98.7%提高到99.2%,每年创造经济效益约2718万元。     

MVR节能技术在磷酸一铵料浆浓缩系统上的应用

针对磷酸一铵料浆浓缩系统高能耗、高污染的现状,分析了磷酸一铵料浆浓缩系统的水及能量消耗,采用机械蒸汽再压缩(MVR)节能技术进行改造。介绍了改造方案,并分析了改造产生的经济效益。结果表明,该技术回收利用了二效料浆浓缩系统二次蒸汽的能量,实现节标准煤5 760.81 t/a,取得经济效益近900万元/a。     

基于蒸汽再压缩的多储罐间歇精馏全回流操作

多储罐间歇精馏全回流操作(MVBD)是一种高效省时的新型间歇精馏操作方式。为了进一步提高其热力学效率,提出将蒸汽再压缩技术应用于MVBD,构成基于蒸汽再压缩的多储罐间歇精馏全回流操作(VRMVBD)。该操作利用压缩机将塔顶蒸汽压缩到较高的压力,使其在塔釜再沸器处冷凝,释放出的潜热供给塔釜料液再沸,从而减少塔釜再沸器对外部热源的需求量。根据压缩机的运转方式,VRMVBD可分为定速VRMVBD和变速VRMVBD。通过模拟分离乙醇-正丙醇的实例表明,VRMVBD能降低操作能耗并提高经济效益,而且变速VRMVBD比定速VRMVBD更具优势。相比MVBD,变速VRMVBD能降低77.62%的操作能耗以及38.71%的年度总费用。     

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，...