BTX分离流程能量集成研究

综述了苯、甲苯、二甲苯(BTX)分离的普通流程、热泵流程(包括常压直接序列热泵流程、常压间接序列热泵流程)和热集成流程。提出了新的BTX热耦分离流程,它由预分塔和主塔构成,通过预分塔使轻、重关键组分分离,主塔则对预分产物进一步分离,得到目的产品;并提出相应热耦流程的模拟方法。使用流程模拟软件对常压直接序列热泵流程、常压间接序列热泵流程、热集成流程、热耦合流程进行了全流程模拟设计,在模拟数据的基础上,对各流程进行了有效能分析。常压热泵流程由于压缩机功耗大,损在109 GJ/h左右;热集成流程换热物流温位匹配合理,泵及压缩机损也小,在90.1 GJ/h左右;热耦合流程再沸炉内传热损较大,主塔塔顶汽不能用于加热工艺物流,冷却损大,在103 GJ/h左右。最终确定热集成流程是BTX分离过程的能量集成最优流程。     

丙烯A型热泵精馏系统压缩机功耗影响因素分析和优化

以炼厂气体分馏装置丙烯A型热泵精馏为例,根据热泵原理和压缩机功耗公式分析出A型热泵精馏系统中对压缩机功耗的影响因素有:塔顶操作压力、产品纯度、传热温差、过冷度、塔板数和塔板阻力。利用Aspen Plus在相同基准条件(塔板数和塔板阻力固定、产品纯度和传热温差在置信度为0.95时无离群值)下进行了7种不同压力下A型热泵精馏的稳态模拟。通过模拟结果分析表明:功耗曲线是抛物线形状,具有极值点,并分别得出在温差5.0℃、10.0℃压力区间分别为[0.897,1.387]、[0.716,1.198];功耗公式中的压力项与主换热器温差决定了功耗曲线形状;在温差一定时,压缩机入口和出口压力有显著线性关系,并拟合出了线性方程式;过冷度对功耗的影响效果远大于塔顶压力的影响。得出在塔顶压力、传热温差分别控制在13.8MPa左右、5℃,辅助冷却器出口温度38.40～40℃,压缩机功耗最小。     

多效精馏分离甲醇-水体系的工艺研究

针对传统甲醇回收工艺的高能耗问题,本文提出了分离甲醇一水体系的双效、三效和四效精馏工艺流程。利用ASPENPLUS化工模拟软件中的RADFRAC模块和WILSON热力学计算模型,系统模拟了多效顺流、多效逆流分离不同甲醇浓度的工艺。以能耗最低为目标函数、各塔顶甲醇蒸出量为决策变量,确定了各种回收工艺的最佳条件（包括塔压分布）。利用ASPENPLUS软件中的流体力学计算模块,计算出各塔的设备参数,包括附属冷换设备的面积。并以多效精馏与单塔精馏总费用的相对值最低为目标函数,确定分离甲醇一水体系的最佳方案为三效顺流精馏工艺。研究结果表明,该工艺与单塔工艺相比,处理浓度分别为70％、80％和85％的甲醇物料时,节能分别为57．8％、57．5％和58．0％。     

热泵及热集成萃取精馏分离异丙醇-水的流程设计与比较

以乙二醇为萃取剂分离异丙醇和水的混合物。为降低能耗、节约成本和减少CO₂排放量，采用热泵和热集成技术强化萃取精馏过程。利用Aspen Plus软件，对常规萃取精馏、热泵萃取精馏和热集成-热泵萃取精馏等工艺进行了模拟和优化。从能耗、年度总费用(TAC)和CO₂排放量等方面对上述工艺进行了评价和比较。结果表明，在相同的设计基础和要求下，压缩机性能系数为10.19的热泵技术能显著降低能耗；与常规萃取精馏相比，热泵萃取精馏方案二节能效率为28%，可减少CO₂排放3.746×10⁶ kg/a，投资回收期为3 a时，TAC可节约0.72×10⁵ USD；充分利用循环萃取剂显热的热集成-热泵萃取精馏更具优势，节能效率达到了35%，可减少CO₂排放8.457×10⁶ kg/a,TAC降低了1.70×10⁵ USD，具有显著的环境效益和经济效益。     

复杂离心压缩机组控制系统设计

海洋平台大型离心压缩机组运行中需要控制多个工艺参数,为使各工艺参数均得到安全、稳定、高效的控制,压缩机组需配备一套能够兼顾喘振防控与工艺参数控制于一身的控制系统。该控制系统主要由进/出口压力控制与流量控制组成的工艺参数控制模块、防喘控制模块、载荷均分模块、喘振余量平衡模块组成,为使组内各系列压缩机工艺参数控制效率与喘振保护最大化,通过载荷均分模块与喘振余量平衡模块使各压缩机运行在相同转速和相同喘振余量工况下。本文主要介绍了两个模块的作用与如何通过这两个模块实现机组控制。     

原油常压蒸馏过程模拟系统的开发(下)——过程模拟

本文引用序贯模块模拟方法对常压蒸馏过程进行模拟运算,给出了计算实例。设计变量选择为中段循环回流比。与计算实例比较,常压塔操作温度模拟误差<6％。整个模拟计算时间<2min(IBM PC/XT),常压塔各物流抽出温度迭代初始值的合理假设可使模拟时间进一步减少。合理的模拟精度和快速的模拟速度说明以油品蒸馏数据、经验图表和经验关联式开发快速简捷又具有较好精度的原油常压蒸馏过程模拟系统的设想是可行的,并能适应于原油常压蒸馏过程中短期计划实时优化决策问题的需要。     

基于先进萃取精馏工艺的乙腈-水共沸物分离过程模拟

以甘油与乙二醇的混合溶剂(摩尔比为6∶1)为萃取剂,分别采用常规萃取精馏(CED)、减压萃取精馏(LPED)、隔壁塔萃取精馏(EDWC)和结合预浓缩段和溶剂回收段的萃取精馏(CPRED)等方法对乙腈 水体系进行精馏分离;并利用Aspen Plus软件对4种工艺流程进行稳态模拟,以年总费用(TAC)最小为目标,采用序贯模块法对各流程的工艺参数进行优化以获得最优结构参数。结果表明：与常规萃取精馏流程的TAC相比,减压萃取精馏的TAC下降了392%,结合预浓缩段和溶剂回收段的萃取精馏的TAC下降了10.57%,而隔壁塔萃取精馏的TAC增加了1003%;从环保角度分析,结合预浓缩段和溶剂回收段合成的萃取精馏流程CO2排放量最少,而隔壁塔萃取精馏流程CO2排放量最多。     

MVR技术在环己酮废碱水浓缩中的应用

为了解决废碱水浓缩过程中蒸汽消耗量大,装置能耗高的问题,某环己酮装置在废碱水浓缩过程引入MVR技术。对此技术在运行过程中的工艺、设备情况进行研究,分析了存在的问题,并对产生效益进行了核算。结果表明,引入MVR技术实施改造后,虽会增加一定电耗,但可大幅降低该工序的蒸汽消耗,总体节能效果明显。     

AOP+RO+MVR组合工艺处理环氧树脂生产废水的实验研究

本研究取环氧树脂反应中产生的水,采用AOP+RO+MVR组合工艺进行中试研究。在RO膜浓缩10倍后,再经MVR蒸发浓缩6倍,废水中有效成分得到充分回收,得到甘油含量为42.10%,一氯丙二醇含量为47.80%,RO膜浓缩产水经AOP+RO处理,在废水进水流量为250 L/h,臭氧投加量为70 g/h,催化剂投加量为500 L,反应时间2.0 h,RO膜浓缩5倍的条件下,得到COD<50 mg/L,满足循环用水标准。     

LNG接收站BOG气体回收工艺改进与能耗分析

对LNG(液化天然气)接收站BOG(蒸发气)气体主要的两种不同回收方式,即再冷凝工艺和直接压缩工艺进行了能耗分析,指出再冷凝工艺更为节能;以进一步节省工艺能耗为目的,对现有BOG再冷凝工艺进行了优化。运用ASPEN流程模拟软件对BOG压缩机进出口压力、BOG温度及物料比等影响BOG再冷凝工艺能耗的运行参数的分析,提出了利用高压LNG对增压后的BOG进行预冷,降低物料比从而降低BOG压缩机能耗的工艺流程。优化后的BOG再冷凝工艺节能效果显著,较原工艺可节约BOG压缩机能量消耗31.4%。     

基于中间换热器-吸收式热泵精馏节能系统的优化

为提升精馏环节的能源利用效率,基于高效回收换热器余热和梯级用能的理念,提出了设置中间换热器与吸收式热泵相结合的精馏节能系统;以某石化企业180 kt/a气体精馏“三塔”(脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯精制塔)系统中的脱丙烷塔为研究对象,采用Aspen Plus建立数学模型,对中间换热-吸收式热泵精馏节能系统的中间再沸器、中间冷凝器以及热泵的操作参数进行优化,并对“三塔”精馏流程的节能效果进行分析。结果表明,采用中间换热-吸收式热泵精馏节能系统可将脱丙烷塔的蒸汽消耗量降低25%;对于完整“三塔”精馏流程,蒸汽消耗量可降低38.8%,循环冷却水用量节约42.5%,新增利润约530.8万元/a,项目静态投资的回收期为3 a。     

基于异丁烯提纯反应精馏的热泵流程模拟及分析

基于异丁烯提纯反应精馏的特点，设计了塔顶蒸汽压缩式的热泵节能流程。利用Aspen Plus软件对全流程进行模拟，并提出了针对部分冷凝流程的热泵精馏模拟策略。从火用分析和技术经济的角度，全面对其进行能耗和经济性分析评价。案例研究结果表明：采用热泵节能技术的反应精馏过程，当压缩比为1.6时，能耗及总费用最低；且与常规反应精馏过程相比，采用热泵节能技术后单位产品能耗降低约87.5%，热力学效率提高32.7百分点，年操作费用下降64.4%，热泵投资回收期为1.5年。     

节能技术在三氯硅烷精馏提纯工艺中的应用

The trichlorosilane (TCS) purification process consumes a significant amount of energy to achieve the high purity requirement for TCS quality (99.9999%). This work proposed a series of energy saving technology to enhance the TCS purification process, including the conventional process, the conventional process coupled with heat-pump (HP), the multi-effect distillation process, and the dividing-wall columns process. All proposed schemes have been conceptually constructed by Aspen Plus. The design and optimization of the processes have been performed by the sensitivity analysis and the response surface methodology. Moreover, the energy consumption and total annual cost (TAC) for these schemes were discussed. The simulation results show that the TAC of the conventional process coupled with the integrated heat pump can reduce 50.5% of energy consumption as compared with the conventional process; the double-effect and three-effect processes can save 15.6% and 33.8% of energy consumption, respectively; the dividing wall column process and that coupled with the heat pump process can reduce by 22.3% and 48.1% of energy consumption, respectively. It can be found that the operating cost can be saved by using the heat pump technology, while the capital cost increases due to the investment in the compressor, when the processes coupled with the heat pump are used. These results demonstrate that the conventional process coupled with the HP technology has advantages over other distillation schemes for TCS purification in terms of the energy saving and economic effects.     

天然气三甘醇脱水装置节能分析

目前,国内多数三甘醇脱水装置运行状况正常,基本能达到管输天然气水露点的要求,但现有三甘醇脱水装置普遍存在甘醇贫富液换热效果差、高压甘醇富液的压力能未得到有效利用、工艺参数不够优化等问题,导致脱水装置的能耗偏高。为了有效降低脱水装置的能耗,实现脱水装置的节能运行,本文分析了国内三甘醇脱水装置用能方面存在的主要问题,提出了甘醇脱水装置的主要节能措施,并对常规的三甘醇脱水装置工艺流程进行节能改进。在流程中应用了先进的能量转换泵和高效的板式换热器,取消了甘醇泵前水冷却器、循环水系统及泵出口缓冲装置。本文对脱水工艺的应用实例进行了工艺模拟和能耗分析,分析表明：与常规三甘醇脱水装置相比,改进后的甘醇脱水工艺节能效果显著,提高了能量综合利用率,简化了工艺流程,在工艺设计和技术改造中值得推广使用。     

五宝场气田三甘醇脱水装置优化分析

针对常用三甘醇脱水工艺存在“计量泵的出口压力和流量波动较大,泵流量调节不便,换热效果差,甘醇再生热负荷大”的不足,五宝场气田三甘醇脱水装置采用先进的齿轮泵和高效的波纹板式换热器,取消了泵出口缓冲罐、甘醇贫液水冷却器及循环水系统。为此,论述了该气田三甘醇脱水装置工艺流程及设计特点,探讨了现有三甘醇脱水装置中甘醇泵和甘醇贫富液换热器存在的问题,分析了装置的优化设计。该装置的成功运行表明：与同类常规三甘醇脱水装置相比,采用先进的齿轮泵和高效的波纹板式换热器,三甘醇脱水装置的再生塔重沸器热负荷降低了54 kW,燃料气用量减少了8 m3/h,其单位综合能耗降低了72 MJ/104 m3,节能效果明显。     

气体分馏装置热泵系统故障诊断与排除

越来越多气体分馏装置因为节能的目的采用了热泵系统。而这类气体分馏装置在开工和运行过程中热泵系统的平稳运行是一个难点,结合延安炼油厂气体分馏装置开工或运行过程中热泵系统出现的一些问题对热泵系统的平稳操作进行探讨。     

天然气脱水装置工艺分析与改进

分析了在役三甘醇脱水装置设计和运行中存在的主要问题,提出了改进的工艺措施和脱水工艺流程。在三甘醇脱水改进工艺流程中,应用了高效的板式换热器和先进的旋转齿轮甘醇泵,改善了甘醇贫富液换热效果,取消了甘醇贫液水冷却器、循环水系统及泵出口缓冲装置,简化了工艺流程,降低了脱水装置的能耗及操作费用,在脱水装置设计和技术改造中具有推广应用价值。     

热泵应用于MDEA再生系统的可行性分析

在天然气MDEA脱硫工艺中,大部分的动力和能量消耗于MDEA溶液的再生过程,将热泵应用于MDEA再生系统可减少蒸汽用量和冷却贫液的冷却水量。通过对MDEA再生系统流程进行夹点分析,结果表明:热泵在供热模式下运行具有可行性,能产生一定的节能效果,是天然气净化和热泵产业的重要发展方向之一。热泵在MDEA再生热交换上的应用具有良好的发展前景,可以产生显著的经济社会效益。     

催化裂化粗汽油回炼改质工艺的用能改进

 针对催化粗汽油回炼改质过程能耗偏高的现状,进行了以降低辅助提升管油/剂接触温差和优化辅助分馏塔油气热量利用为内容的过程用能改进。工程实施结果表明,利用装置低温余热提高粗汽油回炼温度,可通过多发生5.7t/h的中压蒸汽,将辅助分馏系统的较低品质热量置换出等量的反-再系统的高品质热量;同时,辅助分馏塔中段回流热和循环油浆热量的升级利用,使得催化粗汽油回炼改质工艺的用能状况大为改善。优化改进后的有效热利用提高,干气和焦炭的产率下降,使现有的50t/h粗汽油回炼改质催化装置能耗降低4.4 (kg 标油)/ (t原料),且汽油质量得到提高。