甲醇热泵精馏新工艺

分析了甲醇三塔精馏工艺的弊端,开发了一种节能效果显著的甲醇热泵精馏新工艺,并对这两种流程的综合能耗进行了对比分析。新工艺采用分割式热泵精馏的方法,热泵供热系数COP高达14以上,只需要消耗少量最低级别的水蒸气,其综合能耗比三塔精馏工艺降低了50%以上。该工艺适合于45万吨/年以上规模的甲醇精馏装置,应用于180万吨/年的甲醇精馏装置,预计每年可节省操作费用上亿元。     

塔釜闪蒸热泵辅助反应精馏生产丙酸丙酯新工艺

针对丙酸丙酯生产工艺能耗大的特点,提出了一种塔釜闪蒸热泵辅助反应精馏生产丙酸丙酯的新工艺。利用AspenPlus软件对常规反应精馏生产丙酸丙酯流程和塔釜闪蒸热泵辅助反应精馏生产丙酸丙酯流程进行模拟,对塔釜闪蒸热泵辅助精馏流程中的节流阀出口压力进行了优化,得到最优工艺操作条件。并利用温焓图比较了2个流程的热回收情况。最后对常规反应精馏生产丙酸丙酯流程与塔釜闪蒸热泵辅助精馏流程的能耗和年度总投资进行计算比较。结果表明,与常规反应精馏流程相比,塔釜闪蒸热泵辅助精馏流程降低能耗33. 89%,年度总费用降低42. 35%,是一种经济、节能的工艺流程。     

两种乙烯热泵精馏的能耗对比

摘在相同基准条件下,用ASPEN PLUS软件计算乙烯闭式热泵精馏和开式热泵精馏的能耗,得出结论：在乙烯精馏塔仅一股进料的条件下,闭式热泵精馏能耗较低;在精馏塔有两股进料的条件下,两种精馏系统能耗相当。提出了乙烯热泵精馏流程的选取思路。     

热泵辅助甲醇精馏工艺优化及分析

以30万t/a煤制甲醇工厂数据为基础，将热泵精馏技术引入甲醇四塔双效精馏工艺，开发了2种热泵强化甲醇精馏流程：外挂覆叠式热泵强化流程和二级压缩热泵强化流程。首先运用Aspen Plus软件对流程进行了工艺模拟，然后以最小年度总费用(TAC)为目标函数，运用网格自适应搜索算法对流程进行了优化，最后分别以年度总费用、碳排放和■效率为经济、环境和能效指标对基础流程和2个热泵强化流程进行了分析和比较。结果显示：2个热泵强化流程的TAC相对于基础流程可分别降低7.49%和23.01%,碳排放减少29.53%和38.37%,而■效率从7.01%提升为7.44%和8.92%,因此，2个热泵强化流程都可以实现明显的节能减排，而外挂覆叠式热泵强化流程更适合旧厂改造，二级压缩热泵强化流程更适合新厂建设。     

双效热泵精馏分离乙醇-异丙醇近沸体系的模拟研究

以乙醇-异丙醇体系为研究对象,分别采用常规精馏、双效精馏、双效热泵精馏进行分离,使用Aspen Plus流程模拟软件进行模拟计算,以年总费用最低为目标函数,得到了相关的工艺参数,结果表明,双效热泵精馏的年综合费用比双效精馏节约了59.5%,比常规精馏节约了77.5%。     

热泵精馏隔壁塔分离宽沸程物系的模拟

将中间换热和热泵精馏两种精馏节能技术应用到隔壁塔中,提出了带中间换热器的热泵精馏隔壁塔流程,以解决隔壁塔在分离宽沸程物系时出现的塔顶与塔底温差过高而不宜应用热泵精馏的问题。利用精馏塔总复合曲线图,可确定中间产品塔板采出流股的相态,从而得到不同类型的热泵精馏隔壁塔流程。宽沸程物系分离实例的模拟计算结果表明,该类流程在主塔气液相流量较大的情况下具有较高的节能效率。     

热泵精馏隔壁塔分离宽沸程物系的模拟

将中间换热和热泵精馏两种精馏节能技术应用到隔壁塔中,提出了带中间换热器的热泵精馏隔壁塔流程,以解决隔壁塔在分离宽沸程物系时出现的塔顶与塔底温差过高而不宜应用热泵精馏的问题。利用精馏塔总复合曲线图,可确定中间产品塔板采出流股的相态,从而得到不同类型的热泵精馏隔壁塔流程。宽沸程物系分离实例的模拟计算结果表明,该类流程在主塔气液相流量较大的情况下具有较高的节能效率。     

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%。     

甲醇四塔精馏热泵新工艺及其操作条件优化

粗甲醇的精制是甲醇产品装置的最后一个工段,精馏工艺的优劣直接关系到甲醇产品的质量以及全流程的能耗。首先介绍了甲醇四塔精馏工艺,其次针对四塔精馏工艺存在一定的不足,提出一种新的甲醇四塔精馏工艺——甲醇精馏热泵工艺,并利用Aspen plus流程模拟软件,探讨了甲醇四塔精馏热泵工艺的操作条件优化。结果显示,新工艺加压塔塔顶精甲醇采出量为24 000kg/h时,常压塔中间采出量为19 800kg/h时,流程的操作最优。甲醇精馏热泵工艺相对于四塔工艺,大幅度降低了能耗,值得进一步深入研究并推广应用。     

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。     

热泵辅助变压精馏分离碳酸二甲酯/甲醇工艺及系统模拟优化

针对传统变压精馏工艺分离碳酸二甲酯（DMC）/甲醇（MeOH）共沸物存在的高能耗问题,提出了基于热泵辅助的改进变压精馏工艺,并探索了不同热泵方案的可行性和经济性。该研究在ASPEN PLUS模拟平台上进行。首先,设计出传统的热集成变压精馏工艺（H-PSD）,并通过塔总组合曲线分析了传统工艺用能瓶颈和工艺改进方向;然后,提出了4种不同型式的热泵辅助的改进工艺,并通过模拟技术取得不同方案的设计参数;最后,采用组合曲线和经济性分析相结合的方法,比较了不同热泵方案的节能效果和经济性。研究表明,各种热泵方案中,基于中间再沸器的蒸汽再压缩式热泵的节能效果及经济性最好。与传统热集成变压精馏比较,过程能耗降低了24.31%,年均操作费用降低了29.43%,年度总成本可降低12.58%,体现了热泵辅助工艺的良好节能效果和经济性。     

环己酮装置环己烷精馏工段的模拟与优化

应用Aspen Plus流程模拟软件,对某环己酮装置环己烷三效精馏工段进行了模拟计算.根据模拟计算结果,分析了该工段能耗偏高的原因,提出了减小换热器传热温差、四效精馏和热泵精馏3种节能方案,并对3种节能方案进行了优化模拟.结果表明:对于该精馏体系,换热器的传热温差对能耗有显著影响.温差减小,能耗降低,能量利用率提高;换...     

A simple synthesis method for studying thermally integrated distillation sequences

In this paper an improved method for studying processes for separation of multicomponent mixtures is presented. A thermodynamically oriented procedure was developed for the analysis and synthesis of the best heat‐integrated distillation system. Systematic ranking of possible schemes was used in order to verify the best structure of a heat‐integrated distillation system. An integrability criterion was introduced for the selection of the most promising heat‐integrated sequences. Distillation columns were studied according to their ability for heat integration. The proposed selection of possible distillation columns sequences using rising integrability criteria gave a good approximation of the best heat‐integrated distillation column sequences according to their total annual cost. Computational simulation of the process and pinch analysis were used for thermodynamic optimization of energy consumption. The method is illustrated with five‐ and six‐component example problems.     

醋酸丁酯热泵精馏新工艺

针对常规醋酸丁酯生产工艺能耗高的特点,提出将热泵精馏应用于醋酸丁酯生产,开发出醋酸丁酯热泵精馏新工艺。分析了新工艺流程的原理、特点,热泵的介质特性和操作参数,进行了能耗和经济性的比较。结果表明,与常规工艺相比,热泵精馏新工艺流程能降低能耗56.9%,是一种节能、经济、环保的新工艺。     

热集成复杂精馏系统综合的研究

将夹点分析法应用于热集成复杂精馏系统综合的换热网络设计中,避免了以换热网络结构作为独立变量,建立了一个以预分馏塔组分回收率、回流比及操作压力为连续变量,以分离序列和热耦合方式为离散变量的混合整数非线性规划(MINLP)模型。该模型用改进的模拟退火算法求解,可同时得到优化的流程结构和操作参数。对多个五组分混合物分离问题进行了求解,并对不同优化方案的优化结果及其经济性作了比较和分析,结果表明采用热集成复杂精馏塔流程可以显著地降低系统的总费用,还表明该方法是求解热集成复杂精馏系统综合问题的有效方法。     

Split Heat Pump Distillation Based on Two-Stage Compression for Separating an Acetone-Water Mixture

There is a constant concentration zone for acetone-water mixtures, and the average relative volatility of the two components in the constant concentration zone is only 1.41, so the energy consumption of the conventional distillation process is high. Two kinds of split mechanical vapor recompression (MVR) heat pump distillation processes, i.e., single-stage and two-stage compression processes, were proposed to separate acetone-water mixtures. The thermodynamic data of the mixture were calculated and modules of Aspen Plus were used to simulate the distillation column and steam compressor. Taking the minimum total annual cost as the objective function, the conventional MVR and the two split MVR heat pump distillation processes were simulated and optimized. Compared with the conventional process, the MVR heat pump distillation process had greater economic advantages, and the split heat pump distillation (SHPD) with two-stage compression was superior to the other MVR heat pump distillation processes.     

压缩式热泵精馏中的工质选择

热泵精馏是一项高效节能技术。本文分析了压缩式热泵精馏中不同类型工质应用的特点,比较了它们的实际适用条件,这埘推广热泵精馏的工业应用有一定的指导意义。     

蒸馏过程热泵节能——热泵系统模拟计算

介绍了蒸馏塔热泵系统的计算机模拟计算,以实际工业装置丙烯精馏塔为例,对塔釜液相节流式热泵流程给出了详细的模拟数据并进行了深入的分析。指出对该类热泵系统,需要由设计者确定的关键工艺参数主要有塔顶气体采出量、循环工质流量、压缩机出口压力和高压工质节流后压力等4个,并给出了确定这4个参数的方法。文中还比较了热泵流程的节能效果,和常规无热泵蒸馏塔相比,实际热泵流程可以节省操作费用达48%以上,节能效果十分显著。此外文中还分析了不同热泵参数对能耗的影响,经优化后的热泵工况,操作费用的节省进一步上升到60.8%。     

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％。     

热泵精馏在三氯氢硅提纯过程中的模拟

运用化工模拟软件Aspen Plus,选用NRTL-RK物性模型和RADFRAC精馏模型,对三氯氢硅精馏塔的两种热泵流程进行了模拟计算,分别是塔顶气体直接压缩式和塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏。对比热泵精馏流程和常规精馏流程,结果表明：对三氯氢硅提纯而言,塔釜液体闪蒸再沸式热泵流程更有利。本研究采用双塔串行流程提纯三氯氢硅,运用塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏技术,优化后的主要操作参数为：T1塔回流比20,节流阀压力180 kPa,压缩机出口压力309 kPa;T2塔回流比5,节流阀压力227 kPa,压缩机出口压力310 kPa。优化后三氯氢硅的一次收率为88.75%,纯度超过99.9999%;在处理量相同情况下,与常规精馏相比,能耗费用节约82%。