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，...     

燃煤烟气胺法脱碳MVR再生系统关键参数及能耗分析

针对燃烧后胺法脱碳工艺再生能耗高的问题,本文将机械蒸汽再压缩（mechanical vapor recompression,MVR）节能技术与胺法再生工艺集成,建立燃煤烟气胺法脱碳MVR再生系统。采用速率基非平衡模型,以再生能耗为目标函数,对影响再生系统能耗的关键工艺参数进行考察,分析其对MVR再生系统的影响规律。结果表明,MVR技术在燃煤烟气胺法脱碳再生系统中表现出良好的节能效果,但最终节能效率应低于41.3%;在0.35～0.55mol/mol范围内增加富液CO₂担载量以及从90℃到115℃提升进塔温度,再生能耗快速降低;增加再生塔压力,MVR再生系统的再生能耗亦呈下降趋势,再生塔压力控制在2atm以下较为合适;降低闪蒸压力,压缩机能耗不断增加,再沸器能耗快速降低,闪蒸压力的合理取值区间为0.9～1.0atm;降低塔顶冷凝器温度从70℃到20℃,再生能耗略微增加,CO₂气体纯度提高。     

基于卡必醇醋酸酯的IGCC碳捕集流程模拟与分析

碳捕集和封存技术依然为解决碳减排的主要途径。文中采用Aspen Plus软件,验证了工业碳捕集Selexol流程模型可靠性,模拟了基于新型吸收剂卡必醇醋酸酯的IGCC碳捕集流程。该流程作灵敏度分析给出吸收剂流量,以及吸收塔入塔温度的优化结果分别为4 191.6 kmol/h和272.04 K。将此流程与Selexol流程相比,此流程的吸收剂流量及系统总能耗均有所降低,特别是CO_2分离能耗降低了14.28%。新流程考虑将三级闪蒸罐分离出的CO_2气体直接排空,其余不变。当净化气CO_2摩尔分率均为1.5%时,发现新流程碳捕集率仍保持较高值85.69%,系统总能耗及吨CO_2能耗比之前分别下降了26.53%和17.16%。结论表明此流程具有进一步的探索意义及研究价值。     

基于MVR热泵的胺法捕集回收烟气中CO_2

基于100吨/天CO_2捕集规模,采用Aspen Plus软件对MVR热泵二氧化碳捕集流程进行建模分析,对系统物流参数、CO_2捕集率和节能率进行了分析进行了分析,研究表明系统流程中CO_2的捕集率和产品纯度分别达到85%和98%,满足整个流程的CO_2捕集要求;吸收率随着吸收剂循环量的增大而增大。当吸收剂循环量为120t/h时,是最佳吸收剂循环量;MVR热泵CO_2捕集系统CO_2的捕集率随吸收剂循环量的变化规律与传统CO_2捕集系统基本一致,所需再生能耗较小,节能率为25.62%。     

燃煤电厂烟气二氧化碳胺法捕集工艺改进研究进展

有机胺化学吸收法是当前最具大规模工业化应用前景的燃煤电厂烟气二氧化碳捕集技术,但目前仍存在能耗较高的缺点,而通过工艺改进将是降低碳捕集系统能耗的有效方法之一。本文从吸收端和解吸端分别对十余类工艺改进方法的原理和研究进展进行了阐述,其中吸收端涉及吸收塔内部冷却、富液循环、贫液分配流和旋转塔4类工艺;解吸端则包括解吸塔塔级再热、富液分流、闪蒸再生、闪蒸压缩、多压力解吸、多效解吸塔和直接蒸汽解吸共7类工艺。分析表明,富液分流、闪蒸压缩、多效解吸塔和直接蒸汽解吸工艺展示了较好的改进效果。并进一步介绍了多种工艺联合改进的碳捕集系统综合优化方法,特别对综合优化过程中需要重点关注的各工艺间相互作用以及吸收剂与优化工艺匹配性进行了讨论说明,由此指出联合采用新型胺吸收剂和复合工艺改进是未来开发先进胺法碳捕集系统的重要研究方向。     

低能耗碳捕集技术及燃煤机组热经济性研究

针对燃烧后胺法脱碳工艺捕集能耗高的问题,在普通碳捕集系统中集成级间冷却、机械蒸气再压缩(mechanical vapor recompression,MVR)和富液分流解析3项节能技术,建立低能耗碳捕集系统,并将该系统与600 MW燃煤机组热力系统耦合,分析该系统对燃煤机组热经济性指标的影响.结果表明,当CO2捕集率为...     

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。     

烧碱生产热平衡及节能措施

前言本文通过我厂烧碱车间进行全面物料和热量衡算,提出节能措施,达到节能目的。烧碱生产总能耗等于电(直流电、动力电)、汽、水三项之和。我厂1980年1-11月能耗如下:变直流电的交流电耗(度/吨100%碱)2957.9蒸汽耗煤(折标煤)(吨/吨100%碱)0.857动力电(包括水汽用电)(度/吨100%碱)295折合总能耗为(标煤吨/吨100%碱)2.251因动力电所占比例较小,本文主要讨论直流电及蒸汽的节约问题,以达到吨碱总能耗降到2.0吨标煤以下的目标。由于本人水平所限,不全面和错误之处一定很多,欢迎指正。     

MVR蒸发技术在硝盐蒸发中的应用

介绍了MVR蒸发技术的原理,提出用MVR蒸发技术改造现有尾气法、直接法硝盐生产的蒸发系统,介绍了硝盐MVR蒸发的工艺流程及主要设备材质的选择。经改造后的生产装置,吨产品能耗从0.236 5 t标煤降至0.024 t标煤,节约运行费用261元,具有可观的节能效果和经济效益。     

我厂能源消费分析及节约措施

我厂是生产烧碱、聚氯乙烯、液氯等化工原料的厂,是个耗能大户,总厂区(不计电石分厂,以下同)年耗标准煤达8.7万多吨.在我市长期能源不足情况下,搞好节能工作是一个重要课题.一、1984年能源消耗状况1984年我厂耗用能源标煤8.64万吨,万元产值能耗标煤22.36吨,主要产品能耗标煤:烧碱(指30%液碱折100%)     

烟气CO2捕集热能梯级利用节能工艺耦合优化

醇胺法捕集CO₂技术是一种较成熟的CO₂捕集技术,具有吸收速度快、脱除效果好等显著优点,但其操作费用高、解吸能耗大。本文以降低醇胺法捕集烟气中CO₂系统再生能耗为出发点,对常规醇胺法捕集CO₂工艺统进行了节能优化研究。在常规工艺流程基础上引入压缩式热泵节能技术,并利用Aspen Plus软件建立了基于压缩式热泵技术的CO₂捕集工艺流程模型。研究了压缩式热泵与机械蒸汽压缩回收（MVR）热泵、分流解吸、分布式换热、级间冷却4种节能工艺耦合,通过模拟计算与优化,结果说明了最佳节能工艺组合为“解吸塔压缩式热泵+贫液MVR热泵+分流解吸+级间冷却”耦合的CO₂捕集工艺流程,当解吸塔顶气体分流比为0.25∶0.75、冷富液分流比为0.05∶0.95、级间冷却器位于吸收塔17块塔板位置、吸收塔输入冷量为-3.0GJ/h时,系统再生能耗最低,为2.533 GJ/tCO₂,相比常规有机胺工艺（再生能耗4.204GJ/tCO₂）节能率39.748%。     

基于响应曲面法的高炉煤气CO2吸收工艺参数优化

工艺参数优化是降低碳捕集系统再生能耗的有效途径之一.以高炉煤气醇胺溶液吸收CO2捕集系统为研究对象,将Aspen Plus与响应曲面法(RSM)相结合,研究贫液温度、贫液负荷、再生塔压力对碳捕集系统再生能耗的影响.在此基础上以Aspen Plus模拟数据为样本,并以样本中的再生能耗为响应值,利用响应曲面法建立数学模型,...     

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。     

Systematic investigation of SO2 adsorption and desorption by porous powdered activated coke: Interaction between adsorption temperature and desorption energy consumption

Porous carbon materials have been widely used for the removal of SO₂ from flue gas. The main objective of this work is to clarify the effects of adsorption temperature on SO₂ adsorption and desorption energy consumption. Coal-based porous powdered activated coke (PPAC) prepared in the drop-tube reactor was used in this study. The N₂ adsorption measurements and Fourier transform infrared spectrometer analysis show that PPAC exhibits a developed pore structure and rich functional groups. The experimental results show that with a decrease in adsorption temperature in the range of 50–150?℃, the adsorption capacity of SO₂ increases linearly; meanwhile, the adsorption capacity of H₂O increases, resulting in the increase in desorption energy consumption per unit mass of adsorbent. The processes of SO₂ and H₂O desorption were determined by the temperature-programmed desorption test, and the desorption energies for each species were calculated. Considering the energy consumption per unit of desorption and the total amount of adsorbent, the optimal adsorption temperature yielding the minimum total energy consumption of regeneration is calculated. This study systematically demonstrates the effect of adsorption temperature on the adsorption–desorption process, providing a basis for energy saving and emission reduction in desulfurization system design.     

基于MDEA的烟气SO2捕集过程工艺参数和能量集成分析

有机胺吸收法是一种高效环保型烟气脱硫技术,而从系统工程的角度对烟气SO₂捕集工艺的分析、优化和能耗评估尚未有详细报道。对N-甲基二乙醇胺（MDEA）为吸收剂的烟气SO₂捕集过程工艺进行研究,考察了MDEA浓度、温度、SO₂解吸率对捕集效果的影响规律。结果显示,MDEA溶液浓度为30%（质量）、烟气温度不高于45℃、回流贫液温度不高于41℃时,SO₂吸收效果较好;增加SO₂解吸率是以降低解吸气中SO₂纯度和增大再沸器负荷为代价,水分汽化是再生能耗增高的主要原因。针对吸收剂再生过程能耗大的问题,采用热泵辅助精馏对解吸过程进行能量集成,吸收剂再生能耗可降低47%,年度总费用（TAC）可降低9.93%。本研究对有机胺体系的SO₂捕集系统工业化应用具有重要的指导作用。     

基于MVR热泵精馏的粗甘油脱水提纯工艺模拟研究

利用Aspen Plus流程模拟软件,选用NRTL-RK物性模型和精馏模型格及压缩机模块对粗甘油脱水过程进行了模拟计算,分别计算了塔顶汽相出料直接压缩热泵精馏、塔底产物闪蒸压缩热泵精馏以及常规精馏,结果表明:对于粗甘油脱水提出过程来说,在相同的原料处理量、产品质量、操作压力及回流比、产品纯度(≥99%)时,两种热泵精馏工艺均比常规精馏工艺的能耗有所降低,分别节能56.5%和54.5%,总能耗(标油/吨产品)比常规精馏工艺分别节能58.75%和56.67%,具有十分显著的节能效果。     

[Bmim][BF4]/MEA混合水溶液的CO2汽液平衡和解吸能耗分析

搭建汽液平衡实验台,对液液分相CO₂吸收剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim][BF₄]）/乙醇胺（MEA）混合水溶液与CO₂的汽液平衡进行了实验测量与分析,并对该吸收剂解吸能耗进行计算。结果表明,随着温度的升高,相同担载量溶液对应的CO₂分压升高,[Bmim][BF₄]质量分数的改变对汽液平衡的影响不明显。与传统有机胺溶液30%（质量）MEA相比,该吸收剂在能耗方面主要优势在于解吸过程中显热和潜热的减小。其反应热在担载量大于0.45之后明显减小,潜热的减小主要由于解吸塔内H₂O气相分压和摩尔分数的减小,当[Bmim][BF₄]质量分数大于30%时,显热可以减少30%以上,减少的原因主要为比热容的降低和富液胺浓度的提升。     

一种天然气液化和CO2捕集相结合的余热回收发电系统

针对余热回收和能源利用的问题,以液化天然气(LNG)作为冷源,稠油开采废气作为热源,提出了一种结合天然气液化和废气发电与CO₂捕集的余热回收利用系统。分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明：对于有机朗肯循环和制冷循环,增加透平膨胀机的进口温度,降低其出口压力以及减少制冷循环压缩机进出口的压缩比,可获得最大净输出功为454.9 kW,余热回收效率为34.2%。对于天然气液化系统,采用C++进行非线性约束优化计算,以氮膨胀制冷循环压缩机总功耗为目标函数进行优化,得到压缩机最优总功耗为101.54 kW。降低天然气压缩机(K110)进口温度,氮气膨胀机(T3)出口压力以及氮气质量流量,可获得最大LNG调峰量为378.8 kg/h,反之,CO₂捕集量可提高28.6%。     

CO_2捕集的吸收溶解度计算和过程模拟

为了降低CO2吸收法捕集技术的能耗和成本,以目前常用的单乙醇胺(MEA)溶液吸收CO2为例,采用电解质非随机双流体热力学模型(E-NRTL),对溶液中的CO2气体溶解度进行计算,计算过程包含了化学反应平衡和汽液平衡,计算结果和文献数据相吻合。在此基础上,建立了CO2吸收过程模拟程序和包括解吸能耗、气体压缩能耗以及液体输送能耗的过程总体能耗的计算方法,继而通过过程模拟分析了吸收塔和解吸塔压力、溶液浓度和流量等因素对吸收捕集过程的总体能耗的影响,获取了最优的工艺条件,为以后新CO2吸收捕集过程提供能耗分析方法基础。