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%。     

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。     

热泵变压精馏分离乙二胺水溶液的模拟

基于乙二胺和水物系共沸组成随压力变化显著的特点,采用变压精馏工艺分离乙二胺和水物系;为了降低变压精馏工艺的能耗,提出了热泵变压精馏新工艺。使用Chem CAD软件,对变压精馏工艺和热泵变压精馏工艺进行了模拟。结果表明:采用变压精馏工艺和热泵变压精馏工艺都能实现乙二胺和水共沸物的高纯度分离,每个产品的纯度(质量分数)都可以达到99%;与变压精馏工艺相比,采用热泵变压精馏工艺,加热公用工程可节能62.24%;冷却公用工程可以节能49.51%。     

热泵精馏技术进展介绍

简要介绍了热泵精馏技术在国内外的发展情况,并对精馏技术的发展进行了讨论。     

热泵技术在化工精馏中的应用

介绍了热泵的基本原理及其在精馏中的应用。正确配置热泵,是精馏塔降低能耗的一条有效途径     

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%。     

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。     

燃料乙醇热泵恒沸精馏新工艺的研究

为解决传统燃料乙醇生产过程中能耗大的问题，将热泵技术与传统恒沸精馏工艺相结合，开发出热泵恒沸精馏生产新工艺。在分析传统恒沸精馏生产无水酒精工艺方法的基础上，重点分析了燃料乙醇热泵恒沸精馏新工艺的原理、优点和能耗问题。结果表明，热泵恒沸精馏技术节约生产过程能耗56％，显著优于传统恒沸精馏生产工艺。     

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。     

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%。     

High temperature distillation process with sea water feed decalcification pretreatment

The performance ratio of a desalination plant can be increased to reach 16–18 by coupling it with a decalcification pretreatment by ion exchange of the sea-water make-up, so making MSF comparable with RO from energetic point of view. A new strong cationic resin DECAL has been tailored; its main features are high selectivity towards the calcium ion and low concentration of the regenerating brine. These characteristics make it compatible with the normal operating range of multiflash plants and very suitable for the above service, when compared with other resins.The optimum coupling conditions of the whole plant, as has been pointed out, lie between 140°C and 150 °C for the top brine temperature and 2 to 2.5 for the brine concentration factor. In these conditions it is possible to operate with sea water-resin bed ratio higher than 20.     

热泵节能技术在海水淡化中的应用

海水淡化技术已成为人类解决淡水危机的重要手段,目前,人们已掌握了多种海水淡化的方法,部分海水淡化技术已被推广应用,但面临的一个关键问题是海水淡化所需的巨大能耗,如何降低能耗是当代科学家与工程师们亟待解决的问题.本论文提出一种将热泵封闭式循环的节能技术高效应用于低温多效海水淡化系统的新方法,并通过与现有几种海水淡化方法的比较分析,得出结论:本论文提出的热泵节能技术与低温多效海水淡化有机结合的方案,在蒸馏法实现海水淡化中最为节能、也最有发展前途.     

A study of a heat pump distillation column system

The thermodynamic efficiency of a distillation column is usually quite low while at the same time the energy consumption is high. This is due to the fact that the separating agent in the distillation process depends directly on the amount of energy used and the recovery of this energy is often low. A brief survey has been carried out of the possibilities of improving the energy conservation quotient and increasing the thermodynamic efficiency for a single distillation column system utilizing various heat pump arrangements, paying attention to the various aspects of both open and closed types of systems. The use of more elaborate systems involving intermediate heat exchangers is, theoretically, necessary in order to achieve a higher thermodynamic efficiency; in practice, however, these systems do not always turn out to be economically viable when compared with simpler arrangements.

Computer simulations of different heat pump configurations and distillation columns were performed and it was found that it is possible to attain a substantial decrease in energy consumption. It is also noted that the thermodynamic efficiency of the system can be increased by installing a heat pump using a binary non- azeotropic mixture to the distillation column. However, the exact amount of this increase depends, to a certain extent, on the way thermodynamic efficiency is defined.

Owing to the lack of measured physical data in the literature for such mixtures, comparisons have also been made between experimentally determined equilibrium data for non-azeotropic mixtures of halogenated hydro- carbons and theoretically calculated data based on the Lee-Kesler-Plöcker equation of state. These comparisons show that the equation of state used in the simulations is suitable for calculations of enthalpy and equilibrium data but there is a large deviation in liquid volume calculations.     

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%。     

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。