磷酸二铵解吸生产浓氨水工艺优化

对磷酸二铵解吸生产20%浓氨水工艺进行了研究,结合实际项目中存在的问题对工艺进行了优化改进,达到生产合格产品和降低能耗的目的。本工艺是在弗萨姆法制无水氨工艺的基础上,采用解吸反应段和氨水提浓段两段式解吸塔,生产20%浓氨水。根据模拟分析和实际生产数据,磷酸二铵解吸塔的操作压力为0.9MPa,操作温度为168～178℃,塔顶回流比为0.2～0.3。通过对工艺的优化改进,简化了操作,磷酸二铵解吸塔基本维持在0.9～0.95MPa下操作,整个装置平稳运行,生产的20%浓氨水产品满足业主要求。装置能耗较低,每处理1t磷酸二铵富液消耗约0.1t 1MPa的蒸汽。     

高浓度氨水捕集二氧化碳的能耗与氨逃逸分析

针对低浓度氨水捕集CO₂速率慢、再生能耗高的问题，利用AspenPlus软件模拟高浓度氨水(质量分数为16%～22%)为吸收剂的燃煤电厂CO₂捕集工艺系统，对比高浓度与低浓度氨水捕集CO₂工艺的能耗特性与氨逃逸速率，揭示高浓度氨水脱碳过程中氨逃逸和能耗与氨水浓度、碳负载、解吸塔富液入口温度之间的关联特性。研究表明：再生过程中存在氨逃逸浓度转变的临界再生温度和贫液碳负载的限制，当氨水质量分数为20%时，再生温度不宜高于107℃，贫液碳负载率不宜低于0.25；与低浓度氨水(质量分数为4%～8%)脱碳相比，高浓度氨水脱碳工艺的CO₂再生能耗可降低26.2%～32.2%，考虑氨回收能耗后的总体能耗仍可降低21.6%～25%，为低能耗氨法碳捕集工艺的开发提供了指导。     

基于响应面的天然气三甘醇脱水装置用能优化

运用流程模拟软件HYSYS建立三甘醇(TEG)脱水装置的工艺模型,选择循环量qV、再生温度tr和三甘醇富液进塔温度ti作为主要参数,基于响应面方法(RSM)建立脱水装置能耗的二次显式模型。对响应面模型的显著性和三维图进行分析,结果表明:循环量、再生温度和富液进塔温度对装置能耗影响显著,影响程度为:循环量富液进塔温度再生温度;在对能耗的共同影响中,循环量和再生温度、循环量和富液进塔温度交互作用显著而再生温度和富液进塔温度间交互作用可以忽略。以吸收塔出口气体水露点满足GB17820—2012为约束条件,对模型进行最优化求解得到最优操作条件为:循环量400 L/h、再生温度199.8℃、富液进塔温度130℃,在此条件下理论能耗可下降48.3%,具有显著的节能效果。     

氯仿萃取分离NMP的工艺流程模拟与分析

本文利用ASPEN PLUS流程模拟软件对NMP萃取塔进行模拟,考察了萃取塔理论级数、操作温度以及溶剂比对脱水塔塔釜废水中NMP含量的影响。结果表明,在一定的进料条件下,萃取塔理论级数为8,操作温度在30℃,溶剂比为2时,脱水塔塔釜废水中NMP含量可以达到工艺指标要求。此外,根据装置实际运行参数调整模型后的计算结果表明,脱水塔釜出料中NMP含量计算结果与实际测定数据最大误差在15 ppm左右,设计模型下的计算结果与实际结果吻合较好。     

基于Aspen Plus的稀氨水吹脱工艺流程模拟

为了降低合成氨工艺中稀氨水的排放浓度,使用Aspen Plus 软件对氨水吹脱过程进行模拟计算,在满足塔底氨含量小于0．5％的要求下,得出吹脱塔适宜的操作参数：进料空气流量为500 kg/h,进料氨水温度为60℃,理论塔板为6块,选用50 mm钢制矩鞍环填料,塔径为1．4 m。     

基于MINLP模型的焦化废水蒸氨塔操作优化

以精馏塔基本的精馏逐级严格衡算方程为基础,增加反映氨水收益、公用工程价格、生化处理成本、再沸器加热方式和预热器热集成等影响蒸氨塔操作的参数和变量,建立了以操作费用最低为目标的适宜焦化废水蒸氨塔操作的非线性整数规划优化模型. 结果表明,在生化处理成本为11.17 ￥/t条件下,污水入口浓度、出口浓度、塔板数和预热器热效率均可显著影响蒸氨塔的操作,但直接蒸汽加热蒸氨塔处理成本比间接蒸汽加热低1.56 ￥/t. 前者的蒸氨塔操作费用最低的氨水出口浓度为300 mg/L,总塔板数为25,预热器热效率为65%,最佳进料温度为75.40℃.     

乙醇胺精馏过程五塔流程模拟分析

用ASPEN11.1化工流程模拟软件,对乙醇胺分离工艺中的蒸氨塔、脱水塔、一乙醇胺塔、二乙醇胺塔、三乙醇胺塔进行了模拟计算,采用非随机双液体(NRTL)热力学计算模型,并进行了热力学参数修正,通过调整各塔的理论板数、进料位置和回流比,以及后二塔的塔顶回路质量流量等操作参数,得出各塔的最佳工艺条件。在最佳工艺条件下,分析了此分离过程的能耗问题。模拟结果表明:五塔流程分离得到的乙醇胺均能达到产品质量要求,工艺流程合理、可靠,对工程设计和工艺操作具有较强的指导作用。     

含氧煤层气脱氧制LNG工艺研发

设计了一种利用氮-甲烷膨胀制冷低温精馏含氧煤层气制LNG的工艺,并对其进行了模拟分析。结果表明,该工艺可较彻底除去氮气、氧气等,获得较高浓度的LNG产品。同时分析了回流比、塔板数以及入塔温度对塔底产品含氧量和甲烷含量的影响,并且对该低温精馏工艺中的各设备进行了能耗分析。结果表明,在精馏塔进料温度为-163℃、压力为0.2 MPa时,最佳工艺操作条件为回流比1.5,塔板数24,在此条件下,甲烷回收率可达99.64%,塔底甲烷产品纯度高达99.98%,氧气体积分数仅为0.016%,系统单位能耗0.573 kWh/m3。     

三甘醇脱水工艺参数与流程优化研究

针对当前三甘醇脱水装置存在的效率低和能耗高的问题,通过开展三甘醇脱水工艺参数与流程优化研究,结果表明:应用HYSYS自带优化器优化三甘醇脱水装置参数后,在重沸器温度为200℃,汽提气用量、入塔贫甘醇流量在设计值范围内,优化后单位能耗比优化前单位能耗平均降低约8.7%。共沸再生脱水工艺流程的贫液浓度约为99.8%,三甘醇贫液损失量约为传统三甘醇脱水工艺的10%,脱水后干气水露点比传统三甘醇脱水工艺低38℃左右。通过开展优化研究使三甘醇脱水装置的能耗更低、脱水效率更高,为现有设备的节能降耗设计和平稳运行提供参考依据。     

苯酚丙酮装置苯酚萃取工艺的模拟与优化研究

针对苯酚丙酮装置含酚废水萃取工艺进行优化,通过调整萃取塔压力,温度,塔板数等相关参数,对萃取工艺过程进行模拟分析,当操作压力为150kPa,萃取塔操作温度为45℃,萃取塔溶剂比为4~5.5时,萃取效果最好。优化相关运行参数,使优化后所产生的废水含量符合国家排放标准。     

焦化能源流高效集成关键技术研发与应用

针对焦化能耗高、能效低的产业现状,基于冶金流程工程学理论,研发了一系列焦化余热余能回收关键技术。其中,自主研发的高压高温干熄焦余热回收技术,实现吨焦产540℃、9.81MPa的高品质蒸汽550kg,降低焦炭烧损率0.2%;研发的纳米多层复合结构温度可控的上升管一体化余热回收技术,实现了上升管出口的荒煤气温度由804℃降至552℃,实现吨焦产蒸汽119kg;研发的煤调湿技术降低了配合煤水分4%,降低工序能耗250.8MJ/吨煤;研发的导热油作热载体的能源高效利用技术,实现了脱苯能耗降低30.6%和蒸氨能耗降低21.4%,脱苯效率提高0.15%,过程无废水产生;研发的多塔连续粗苯萃取精制和高效复合萃取剂技术,实现了苯纯度达99.95%,甲苯纯度达99.8%以上,二甲苯流程控制在5℃以内,噻吩纯度达99.0%,还实现了全过程不消耗蒸汽。这些关键共性技术在河钢大型焦炉上的成功实施引领了我国焦化行业向能源利用高效化、资源利用深度化的可持续方向发展。     

氨合成流程模拟及操作指标优化

通过合成氨流程模拟的建立,分析了水冷器出口温度及氨冷器出口温度对系统产能及能耗的影响。根据实际情况优化得出最经济的运行温度为:水冷器出口温度为35~37℃,氨冷器出口温度为-8~-6℃。     

甲基氯硅烷精馏流程的模拟与优化

采用Aspen plus软件对工业七塔精馏过程进行全流程建模与模拟,优化工艺参数,研究了新的精馏节能工艺。对一甲塔等7个精馏塔采用双因素水平的灵敏度分析,考察了塔釜采出率、回流比、进料位置和塔顶压力对产品浓度和热负荷的影响,确定一甲塔最优的工艺参数：塔釜摩尔采出率为0.92,摩尔回流比为130,塔顶压力为0.18 MPa,总理论板数为400,在210块理论板位置进料。在此基础上,针对高能耗的脱高塔/脱低塔,模拟研究了双效精馏新工艺,新工艺可节省39.70%的年总成本;针对一甲塔模拟研究了热泵精馏新工艺,新工艺可降低41.42%的年总成本。     

电厂CO2捕集工艺夹点分析与过程集成节能

电厂一乙醇胺（MEA）法烟气CO2捕集（CCS）工艺换热网络能量流密集,固有能耗高,对该工艺进行过程集成节能研究,具有重要意义。对CO2捕集工艺换热网络的夹点分析说明该换热网络存在跨越夹点的热量传递。冷热物流的总复合曲线特征说明了CO2捕集工艺固有能耗高的特性。对换热网络进行调优并提出了节能技术方案：（1）在夹点之上利用MEA贫液的部分高温位热量加热预吸附塔再生气;(2)采用MEA再生塔产生的湿CO2混合物作为驱动热源,跨越夹点设置一台氨吸收式制冷机以替代CO2液化所需部分制冷量。基于过程集成节能提出的换热集成节能措施可有效降低CO2捕集工艺固有能耗,使蒸汽耗量降低21%,冷却水耗量降低17.2%,CO2液化所需低温冷却公用工程降低43.4%。     

流动电极电容去离子去除铵根离子模型及优化

为了更直观地研究流动电极电容去离子（flow electrode capacitive deionization, FCDI）除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH{}_{\mathrm{4}}^{+}的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在进水流量、电流密度、电极液中活性炭质量分数等工况条件下的能耗和去除效率变化趋势,计算离子选择性和去除速率两个指标,定性阐明操作参数对去除氨的影响机理,筛选出较优化工况。研究结果表明,FCDI除氨工艺在进水流量1.25mL/min、电流密度21.26A/m²、活性炭质量分数为10%时,除氨效率为74.5%,能耗为29.62kWh/kg N,达到较为理想的状态。在优化的工况条件下,讨论了NH{}_{\mathrm{4}}^{+}在FCDI装置内部的微观传输情况,考虑到过长的流道长度会增强电流密度的极化现象,降低装置除氨性能,提出了串联装置的建议。保持流道长度和工况条件不变,串联的装置可以比原装置的去除效率提升32.9%,同时去除单位质量N的能耗降低22.0%,表明装置的改进是有效的。优化后的FCDI除氨工艺比同类处理工艺更有优势,NH{}_{\mathrm{4}}^{+}去除效率更高,能耗更低,具有广泛应用前景。     

汽提法处理稀土行业高浓度氨氮废水模拟计算

针对汽提法处理稀土行业高浓度氨氮废水,选用电解质NRTL热力学方法进行模拟计算,分析并讨论了pH值对氨氮去除率的影响,以及进料温度和理论板数对汽提能耗和氨水产品浓度的影响。确定了较好的模拟计算条件：原水预热温度为70℃,理论板数为8块。模拟计算结果与开车数据吻合良好。     

新型凹土吸附剂去除养殖废水中氨氮的研究

以凹凸棒土为主要原料,制备新型废水氨氮吸附剂。考察了吸附剂添加比例、处理时间、pH和处理温度等因素对该新型吸附剂去除废水中氨氮的影响。研究结果表明：当吸附剂添加比例为5％、处理时间为90min、pH为8.39、处理温度为常温时,所制备的新型吸附剂吸附效果最好,对废水中氨氮有良好的去除率。     

基于多功能热管的高效吸附式制冰机组回质回热实验研究

设计了一种基于多功能热管的高效吸附式制冰机组,采用氯化钙/活性炭复合吸附剂和氨作为吸附工质对。吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程均由热管工作完成,对该新型吸附制冰机组进行了回质回热研究,结果表明,回质回热型循环可使机组的制冷性能系数COP提高25.5 %,加热量减小约13 %,同时冷却器负荷降低约21 %;采用先回质后回热方式,在回质过程中继续加热解吸床可进一步增加机组制冰量。与传统回质相比,系统COP和单位质量吸附剂制冷功率SCP提高幅度均在15 %以上,且机组SCP的提高幅度高于COP的幅度;吸附制冰机组性能随冷却水温度的升高而下降,但系统的SCP始终维持在较高的水平。当冷却水温度为27℃、蒸发温度为-18.9℃时,系统的SCP仍然高达356.5 W·kg-1。     

循环水替代7℃水在氯乙烯精馏装置中的应用研究

详细计算了PVC生产精馏系统换热设备的热负荷、循环水量及运行成本,认为通过调整系统的运行温度和压力,精馏装置使用循环水替代7℃水具有可行性,这将有利于突破能耗高的技术瓶颈,最大程度地发挥节能降耗、减污增效的潜能.     

辅助冷凝器冷却水量对闭式热泵干燥系统性能的影响

针对目前工业生产中金属件清洗干燥工艺中常用干燥方式存在能耗高且环境不友好的现状,提出并建立了一种采用直接串联式辅助冷凝器的闭式热泵干燥系统。基于所搭建的性能测试台,实验研究了流经辅助冷凝器的冷却水量这一关键参数对系统运行工况参数、制热/制冷量、系统功耗、性能系数（COP）以及单位时间除湿量（MER）和单位能耗除湿量（SMER）等性能参数的影响。结果表明：冷却水量为30.6kg/h时,冷凝器出风温度达72.8℃;随着冷却水量的增大,系统制热/制冷量、功耗、冷凝器出风温度及MER均呈现下降趋势,COP维持在5.6左右;MER最高可达3.80kg/h,SMER最高可达1.44kg/(kW·h),MER和SMER的变化趋势相反,故生产实际中需要综合考虑冷却水量对两者的影响;另外,在实验研究工况下最大冷却水出水温度达65.2℃,可为工业生产提供可应用的热水,使能源得到充分地回收利用。研究结果可为闭式热泵干燥系统在金属件清洗干燥工艺中的应用及其节能降耗提供新的思路和参考。