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%。     

中间再沸式MVR热泵精馏回收处理二甲基乙酰胺稀溶液

针对DMAC-水溶液的精馏回收工艺中塔顶塔底温差大的特点,提出了中间再沸式热泵精馏工艺.利用Aspen Plus 化工流程模拟软件对该工艺多种工况进行模拟,得出了最佳的中间再沸器位置和再沸比参数;通过分析,讨论了压缩机在系统中的控制作用.结果表明,在压缩机压缩比为2.0,再沸器最小传热温差为10.9℃情况下,本工艺相对于常规精馏可节能约85.9％.     

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%。     

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%。     

塔顶蒸汽直接压缩式热泵精馏的研究

本文讨论了热泵精馏的基本热力学特性,提出了供热系数的几种表达形式及计算方法,并以理论供热系数COP_(th)代替最大供热系数COP_(max),用以衡量热泵精馏的可行性及计算实际供热系数COP_p值。 本文还介绍了塔顶蒸汽直接压缩式热泵精馏实验。实验表明,该装置操作稳定可靠,易于控制,利用塔底辅助再沸器可以控制在不同操作参数下运转。在热泵精馏实验的基础上还进行了常规精馏实验。实验结果的对比表明,热泵精馏节能显著,其实际节能效果与计算值相吻合。     

丙烯塔采用热泵工艺与常规精馏工艺的对比分析

介绍了气体分馏装置不同精馏工艺过程,比较了丙烯塔采用热泵工艺与常规精馏工艺的效果,并总结了生产运行中的实际经验.     

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。     

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%。     

热泵在乙烯精馏工艺中的运用

常规精馏塔需从塔顶冷凝器取出热量,从塔釜再沸器加入热量,其消耗的能量为精馏塔的主要操作费用。热泵利用机械能或电能将低温位热能提高到高温位热能,在精馏中将塔顶气相加压冷凝后作为塔底再沸器的热源,特别是在乙烯装置乙烯精馏中运用热泵,将乙烯冷剂的循环和乙烯精馏结合为一体,利用乙烯冰机将开式热泵用在乙烯精馏中,可节约能耗,降低生产成本。     

Energy saving and thermodynamic efficiency of a double-effect distillation column using internal heat integration

The existing internally heat-integrated distillation column with the problem of utilizing a compressor is modified to propose a new heat-integrated distillation column without the compressor. Two identical columns of a conventional binary distillation are implemented to the heat integration. The energy used in the reboiler is recovered by the internal heat integration between the stripping section of one of the columns at lower pressure and the rectifying section of the other higher pressure column. The heat integration is similar to double-effect distillation, but internal heat integration requires less pressure elevation. The performance of energy saving and thermal efficiency improvement of the proposed system is evaluated with the two examples of the benzene-toluene and methanol-ethanol processes. The performance comparison indicates that the proposed system requires 17.4% less of reboiler duty for the benzene-toluene process and 15.8% less of heating duty for the methanol-ethanol process. The thermal efficiencies are 16.3% and 23.8% for the benzene-toluene and methanol-ethanol processes, respectively. Elimination of the compressor makes the column operation easy and the separate reboilers and condensers for the two columns in the proposed system provide flexible control, when the controllability of the proposed system is compared with that of the existing internally heat-integrated distillation column.     

萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系模拟与优化

以糠醛作为萃取剂分别使用常规萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏对苯和环己烷体系进行分离研究,使用流程模拟软件Aspen Plus V8.4进行模拟分析,对初步设计的三稳态流程,分别进行灵敏度分析,使用多目标遗传算法对过程进行整体优化以获得最优结构参数。结果表明,隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏相对于常规萃取精馏所需再沸器热负荷可分别减小21.5%和15.7%。对三工艺流程进行经济性分析,发现与常规流程相比,隔壁塔萃取精馏的年总费用下降了6.0%,而差压热集成萃取精馏年总费用增加了50.8%,为萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系工业化设计提供了理论依据和设计参考。     

Distillation assisted heat pump in a trichlorosilane purification process

The objective of this paper is to design and optimize a trichlorosilane distillation system with the aim of obtaining this product with a purity higher than 0.99999 mole fraction, so that it can employed as a source of solar-grade silicon.A conventional process with at least two columns is capable of separating the trichlorosilane from a mixture of this compound with dichlorosilane and silicon tetrachloride; however, due to the high purity required, large reflux ratios are needed. For this reason, a vapour recompression heat pump was considered for both columns but also for the second column only.All the alternatives were simulated with HYSYS^® software platform, in order to determine economically the best one. The economic analysis indicates that, although in both heat pump assisted systems, the initial investment should be much larger than in the conventional process, the annual savings (29% for the Double Heat Pump assisted system and 4% for the Single Heat Pump assisted system), justify the use of heat pumps instead of traditional reboiler–condenser columns.     

基于分割式热泵的2-甲氧基乙醇-水精馏工艺模拟

基于2-甲氧基乙醇-水体系的共沸特性,应用分割式热泵精馏用于该体系的分离。采用UNIQUAC方程计算该体系的相平衡数据,并利用实验数据对UNIQUAC方程中的二元交互作用参数进行修正。利用Aspen Plus过程模拟软件中的Radfrac精馏模型和Compr等熵压缩模型,以年总费用最小为目标函数,对提出的分割式热泵精馏工艺进行了模拟与优化,得到了合适的工艺参数,如分割点摩尔分数为x(H2O)=0.17、压缩机进气量为6.16 t/h等关键工艺变量。模拟结果表明,与常规热泵精馏工艺相比,分割式热泵精馏工艺的年总费用可节约34.4%,操作费用可节约36.3%。     

内部热耦合精馏塔的操作性能与模拟

对同轴式内部热耦合精馏塔的操作性能和节能效果进行了研究,考察了全回流操作条件下,压缩比对回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷的影响。结果表明,随着压缩比的增大,回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷均降低。通过实验数据计算得到了该塔的理论板数和两塔间的传热量,精馏段为9块理论板,提馏段为4块理论板,当压缩比为2.2:1时,两塔间传热量为9.98kW。连续操作条件下,对内部热耦合精馏塔的节能效果进行了分析,通过与常规精馏塔的比较,内部热耦合精馏塔可节约52.3%的冷量,输入的再沸器和压缩机总负荷可节约20.34%。另外,基于实验数据,对该内部热耦合精馏塔进行了动态模拟,经连续操作下的实验验证,该内部热耦合精馏塔可在2h后达到稳定操作。     

Argon production from air distillation: Use of a heat pump in a ternary distillation with a side rectifier

A ternary feed mixture ABC can be separated into individual components through the use of a main distillation column with a thermally linked side rectifier. To enhance such a separation, a heat pump can be implemented to transfer heat from the condenser at the top of the side rectifier to the reboiler at the bottom of the main column. In this paper, one such heat pump is described and applied to an air distillation system separating the ternary mixture containing nitrogen, oxygen and argon. The separation is performed by a conventional double column with a crude argon side column. When this system is operated at an elevated pressure to obtain higher product pressures, the separation of oxygen and argon becomes very difficult and leads to reduced argon recovery. The proposed heat pump enhances the separation by providing a supplementary crude argon condensing duty through the vaporization of a liquid oxygen stream from the bottom of the low pressure (LP) column. This scheme improves the liquid/vapour ratio (L/V) in the bottom section of the LP column and, more importantly, increases the vapour feed to the crude argon column. This increased feed rate leads to a substantial increase in argon recovery for the elevated pressure air distillation process.