基于MVR热泵和热集成的混合二甲苯节能精馏工艺

针对混合二甲苯体系分离能耗高的特点,把热集成和MVR热泵技术应用于该体系的分离研究,提出了热集成精馏工艺、带预分的MVR精馏工艺和完全MVR热泵精馏工艺。以能耗和年总费用(TAC)作为评价指标,对以上提出的3种节能精馏工艺进行模拟与优化,并与常规精馏工艺的计算结果进行了比较与分析。研究结果表明,热集成精馏工艺要比常规精馏工艺具有一定的经济优势,平均可减少能耗34.44%,节省TAC 23.33%。而MVR热泵精馏工艺则是分离该体系的最合适的工艺路线,与热集成精馏工艺相比,带预分的热集成MVR精馏工艺和完全MVR热泵精馏工艺可分别减少能耗23.23%和64.45%;节省TAC 18.32%和21.68%。     

无冷凝器及再沸器的热集成蒸馏塔技术进展

蒸馏塔内部热集成技术系指同一塔内通过精馏段和提馏段之间的热量集成。介绍了内部热集成蒸馏塔的结构、特点、节能原理以及发展概况。该项技术被认为是最具节能潜力的新型蒸馏技术之一,与传统蒸馏塔相比,内部热集成蒸馏塔节能可达到30%—60%。近年来,塔内部热集成技术研究呈现加速发展的势态,国外学者已成功地完成了中试,并开始工业化应用的研究。     

基于MVR热泵的三元混合烷烃热耦精馏

以正己烷、环己烷、异辛烷三元混合烷烃的分离为研究对象,利用Aspen Plus软件,选用RK-SOAVE方程,以年总费用(TAC)最低为目标函数,考察了中间组分分配比对热偶精馏的能耗及TAC等方面的影响,得到最佳分配比为0.47。在此基础上,把蒸汽再压缩(MVR)热泵技术应用于热偶精馏,提出了MVR热偶精馏工艺,研究了压缩比对MVR热偶精馏的影响,得到了相关的工艺参数和设备参数。研究结果表明,MVR热耦精馏与常规热耦精馏相比,可节能约38%,节省年总费用约48%。     

热耦蒸馏技术进展

热耦蒸馏作为一种新型蒸馏技术,与常规蒸馏相比,热耦蒸馏平均可节省能耗30％左右,同时还可降低设备投资。本文介绍热耦蒸馏塔的构造、分类、特点以及设计和应用。     

三氯氢硅节能精馏工艺模拟研究

将差压热集成技术和热泵精馏技术用于三氯氢硅精馏工段,利用模拟软件Aspen Plus,热力学模型采用NRTL-RK进行优化模拟计算。结果显示,与常规精馏工艺相比,差压热集成工艺可以降低加热能耗47%、冷量消耗45%。热泵精馏工艺可以降低加热能耗50%、冷量能耗50%,增加的压缩机功率为73. 5 kW。     

基于MVR热泵精馏的混合醇热集成分离工艺

机械蒸汽再压缩(MVR)热泵技术是把低品位的蒸汽通过压缩转变为高品位的蒸汽,循环用于热源的供热以减少能耗。而热集成技术则是合理的匹配冷热物流的换热,以提高物流的有效能利用率。鉴于精馏过程的高能耗和低热力学效率,本文以四元混合醇的分离为研究对象,把基于MVR热泵技术的热集成精馏工艺应用于该体系的分离,提出并研究了该体系带热集成与不带热集成各种MVR精馏工艺;以能耗和年总费用(TAC)为评价指标,采用Aspen Plus 软件对各分离工艺进行模拟与优化,确定各分离工艺的操作参数与设备参数。研究结果表明,与常规顺序分离工艺相比,MVR精馏工艺节约能耗50%以上,节约年总费用约61%。带热集成MVR精馏工艺与不带热集成MVR精馏工艺相比,在能耗和年总费用方面,优势相当,但前者热力学效率提高了约9.5%。     

苯乙烯装置塔系热集成

精馏作为过程工业中最重要和最常用的分离手段, 是耗能最大的单元操作。精馏塔一般从再沸器输入热量, 从冷凝器取走热量, 利用某些塔高温位的冷凝热加热其他塔的再沸器, 并将单塔节能技术与过程集成相结合, 实现塔系的热集成, 可充分挖掘系统内部的节能潜力, 达到减少公用工程消耗的目的。本文通过对某化工厂的苯乙烯装置精馏塔系的分析, 通过各个塔的温焓图之间的关系, 提出了精馏塔系内部热集成的措施, 包括直接热集成、调压热集成和双效精馏与间接热集成耦合等3种方案。对于后两个热集成方案, 采用Aspen Plus模拟改造后精馏塔的变化并验证了方案的可行性。结果表明, 苯乙烯装置采用该热集成措施能明显节省高品位蒸汽的消耗, 降低能量费用。     

苯-甲苯分离节能新工艺

针对现苯-甲苯塔热集成工艺的不足,提出了苯-甲苯分离的双效热集成节能新工艺。采用化工模拟软件Aspen one V7.2,选取Peng-Robinson热力学模型,分别对苯-甲苯分离的传统精馏流程、苯-甲苯塔热集成精馏流程及苯-甲苯塔双效热集成精馏流程进行了模拟计算和分析。结果表明,在产品质量和收率相同的条件下,采用双效热集成精馏新工艺和现工业装置苯-甲苯热集成精馏工艺相比,其总加热量降低了13.4 MW,节能率40.22%,节能效果显著;所增加的甲苯塔第一效精馏塔操作真空度不高,塔顶蒸汽可采用空冷器冷却,其余设备和现有苯-甲苯塔热集成精馏工艺相同,装置改造投资少,容易推广实施。     

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。     

一种新型的热偶精馏过程的节能分析与工业应用

总结了热偶精馏的技术进展、节能原理及适用范围,利用一工业实例对热偶精馏的节能进行了分析,根据工业实际情况,构建了实用的新型热偶精馏流程,并对该新流程的操作参数和操作条件进行优化.结果表明,该流程可大幅度降低能耗,文中所示的精馏过程可节省高压蒸汽49%,每年可创经济效益达270万元.     

内部热耦合精馏塔构型研究

以丙烯-丙烷分离过程为例,研究了4种内部热耦合精馏塔的性能,并与常规精馏塔和热泵精馏塔进行了比较。结果发现,不同构型的内部热耦合精馏塔之间性能差异很大,其中提馏段与精馏段上端对齐,逐板进行热交换的构型性能最佳,其有效能耗比热泵精馏塔低25%—40%,节能效果显著。还探讨了内部热耦合精馏塔的压缩比与换热面积的关系,压缩比越小,换热面积越大,换热面积的逐板分布越不均匀。     

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。     

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。     

JKB-125Y型板波纹填料塔在乙醛生产中的应用

采用JKB-125Y型板波纹填料塔代替浮阀塔,对乙醛分馏塔和酒精回收塔进行改造,乙醛单耗及能耗可降低10%,塔设备的投资可节约60%,塔设备安装时间可缩短至原来的1/5。克服了原工艺的生产能力小、塔体高大、压降大、能耗高等缺点。     

塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏节能特性研究

针对丙烯-丙烷、苯-甲苯物系,对塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏的系统特性进行分析,采用稳态模拟技术对两种物系常规精馏流程和热泵流程进行研究,确定最优理论板数和最佳进料板位置,在最优条件下研究不同进料物系对热泵精馏节能效果的影响。将热泵精馏流程的计算结果与常规精馏塔进行比较,结果表明,与常规精馏相比,热泵精馏节能优势明显,沸点相近的丙烯-丙烷物系更适用于塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏,节能率在80%以上,经济效益非常可观。     

节能塔器和分离技术

就节能塔器和分离技术的国内外最新进展进行了综述,其中包括节能型塔器内件、新型填料、无塔蒸馏精制设备、热集成蒸馏塔、超重力场精馏技术和分壁式塔器等内容。     

基于EGO算法的常压塔能量优化

常减压装置能量消耗约占炼厂总用能的25%～30%,在保证产品产量与质量的条件下,优化常减压蒸馏塔操作条件,可有效降低能耗.为了避免随机优化算法对常压塔机理模型进行操作优化时,存在计算资源消耗大、效率低的问题,文中采用基于代理模型的全局优化方法优化常压塔的余热回收过程,在优化迭代过程中用Kriging代理模型来代替耗时的精确模型评估.实验表明模型调用次数相较于粒子群优化算法减少了90%,优化时间减少了85%,实现了能量优化并且保证了侧线产品之间的分离精度.     

催化裂解装置解析塔进料方式对能耗的影响

通过分析催化裂解装置吸收-稳定系统解析塔不同的进料方式,经过参阅大量的相关文献,从节能角度出发,分别研究热进料、冷进料、冷热双股进料和中间换热流程对装置能耗的影响,现有的研究显示,采用中间换热流程可以利用稳定汽油余热,降低解析塔底再沸器热负荷,减少了能量消耗。