热泵精馏耦合吸收处理含盐氨水

针对含盐氨水的回收与处理,利用蒸发除盐、精馏脱氨并耦合吸收制备一定浓度的氨水。采用一系列节能技术对蒸发和精馏进行计算优化,即双效蒸发与塔顶蒸汽直接压缩热泵精馏耦合吸收工艺(SchemeⅠ)、热泵蒸发与塔顶蒸汽直接压缩热泵精馏耦合吸收工艺(SchemeⅡ)和热泵蒸发与塔底闪蒸再压缩热泵精馏耦合吸收工艺(SchemeⅢ)。选用ELECNRTL电解质模型计算物系的热力学数据和相平衡数据,并以年总费用、综合能耗和热力学效率等作为工艺评价指标,对提出的以上3种处理工艺进行模拟与优化。研究结果表明,与SchemeⅠ相比,SchemeⅡ和SchemeⅢ可分别节省年总费用22.18%和31.66%;节约能耗47.56%和57.87%;而热力学效率则分别提高了8.59%和2.28%。显然,SchemeⅢ在年总费用与能耗方面更具优势,SchemeⅡ在热力学效率方面更具优势。

芳烃抽提离子液体萃取剂筛选和过程模拟

通过液-液平衡实验测定了温度303.15 K和一定剂/油比条件下6种不同离子液体(ILs)在芳烃抽提中对芳烃的分离效果,获得了较优ILs萃取剂1-烯丙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([Amim][NTf 2]),并系统测定了温度303.15~323.15 K范围内正己烷+苯+[Amim][NTf 2]三元液-液相平衡数据,回归得到新NRTL热力学模型二元交互参数。基于环丁砜芳烃抽提工艺流程,设计和模拟了以[Amim][NTf 2]为替代萃取剂的分离工艺,并获得了最优操作参数(核心装置萃取塔15块理论板、中部回流流股进料位置第5块板、操作压力100 kPa)。结果表明,热集成后的[Amim][NTf 2]工艺能耗(20.82 MW)与环丁砜工艺相当,且在不考虑溶剂成本情况下,ILs工艺在年总成本(62.49×105 USD/a)方面更具优势。研究所得的相平衡实验数据和计算结果可为芳烃抽提过程设计和优化提供支撑。

闭式热泵精馏降低低温甲醇洗热再生系统能耗研究

某石化工程公司低温甲醇洗工艺热再生系统能耗过大,针对该问题进行了工艺改进。采用NRTL热力学模型,以年总费用和热力学效率为目标函数,提出了闭式热泵精馏模型。在不同压缩比的条件下,对其经济性和节能效果进行了分析。与常规精馏相比,采用闭式热泵精馏流程,在压缩比为1.8时,总能耗降低了62.71%;在投资回收期为5 a时,年总费用降低了15.64%;在投资回收期为8 a时,年总费用降低了32.79%;热力学效率从8.78%提高到20.96%,具有极佳的经济性和节能效果。该研究可为先进热泵精馏技术的开发设计提供指导。

基于穷举搜索法的城市建筑CCHP系统优化配置

冷-热-电三联供系统可实现能量的高效梯级利用,有利于实现“碳达峰、碳中和”。基于穷举搜索法构建了一套包含燃气热电联产系统、燃气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机和水-水换热器的楼宇级冷-热-电三联供系统,并以北京3种典型的楼宇建筑为研究对象,研究了冷-热-电三联供系统在不同类型负荷下的容量配置、系统运行参数、经济性和减排情况并进行相应敏感性分析。结果表明:与分产系统相比,商业建筑、办公建筑、居住建筑的成本节约率分别为21.76%、16.72%和9.17%,二氧化碳减排率分别为15.80%、10.42%和4.41%,系统能源价格分别下降39.85%、49.04%和41.29%;研究结果可为冷-热-电三联供系统优化提供参考。

热泵及热集成萃取精馏分离异丙醇-水的流程设计与比较

以乙二醇为萃取剂分离异丙醇和水的混合物。为降低能耗、节约成本和减少CO_(2)排放量,采用热泵和热集成技术强化萃取精馏过程。利用Aspen Plus软件,对常规萃取精馏、热泵萃取精馏和热集成-热泵萃取精馏等工艺进行了模拟和优化。从能耗、年度总费用(TAC)和CO_(2)排放量等方面对上述工艺进行了评价和比较。结果表明,在相同的设计基础和要求下,压缩机性能系数为10.19的热泵技术能显著降低能耗;与常规萃取精馏相比,热泵萃取精馏方案二节能效率为28%,可减少CO_(2)排放3.746×10^(6) kg/a,投资回收期为3 a时,TAC可节约0.72×10^(5) USD;充分利用循环萃取剂显热的热集成-热泵萃取精馏更具优势,节能效率达到了35%,可减少CO_(2)排放8.457×10^(6) kg/a,TAC降低了1.70×10^(5) USD,具有显著的环境效益和经济效益。

萃取精馏分离丙酮、甲醇和四氢呋喃

丙酮、甲醇和四氢呋喃共沸物是制药行业常见的待分离物系,而萃取精馏是一种分离共沸物的有效方法。通过三元相图分析对氯苯和二甲基亚砜两种萃取剂进行了比较。运用Aspen Plus软件进行流程模拟分析,使用序列优化法、以年度总费用最小为目标对不同分离流程进行模拟优化。通过对不同分离流程进行比较,确定了先使用氯苯、后使用二甲基亚砜为萃取剂的流程为最佳分离流程;相比于先使用二甲基亚砜、后使用氯苯的流程,此流程能耗降低了25.08%,年度总费用降低了25.38%。

特殊精馏分离甲乙酮-水共沸物系的工艺模拟与优化

由于共沸物的存在,甲乙酮-水混合物的分离在工业生产上一直是一个具有挑战性的问题。采用萃取精馏和变压精馏对分离工艺进行流程模拟与优化,得到摩尔分数为99.9%的甲乙酮产品,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,采用序贯迭代法对其进行优化,得到最小TAC为6.569×10^(5)美元。通过分析比较3种常用萃取剂无限稀释相对挥发度的大小,筛选出乙二醇作为萃取剂,得到最佳萃取剂用量、理论板数及进料位置;针对常规变压精馏工艺提出热集成方案,与采用方案前相比,年度总费用降低了27.1%。最后,对萃取精馏、变压精馏和热集成变压精馏3种分离工艺年度总费用进行对比,萃取精馏工艺比热集成变压精馏工艺年度总费用降低了21.5%。结果表明,在经济性方面,萃取精馏相比于热集成变压精馏更适合甲乙酮-水共沸物系的分离。

反应精馏分解过氧化氢异丙苯的工艺设计及经济优化

采用Aspen Plus软件对反应精馏分解过氧化氢异丙苯(CHP)的新工艺以及后续苯酚、丙酮的精制工艺流程进行了稳态模拟。以年度总成本(CTAC)最小为目标函数,对反应精馏塔(RD)及精制工艺流程的操作压力、进料位置及塔板数等进行了经济优化。结果表明,工艺的最优操作参数:RD的总塔板数为34块,精馏段塔板数为27块,反应段塔板数为6块,进料位置为第28块,操作压力为3.0×10^(4)Pa;丙酮精制塔(T101)、异丙苯拔顶塔(T102)、焦油塔(T103)和苯酚精制塔(T104)的总塔板数分别为25、61、23、22块,进料位置分别为第16、45、9、9块,操作压力分别为5.2×10^(4)、5.0×10^(3)、5.5×10^(4)、6.0×10^(3)Pa,此时新工艺流程的CTAC最小值为2239.03万元/a。同时,对传统CHP分解和后续苯酚、丙酮精制工艺进行了稳态模拟及经济优化。结果表明,其CTAC最小值为2608.13万元/a。对比反应精馏工艺与传统工艺流程可知,CTAC可节省14.15%,能耗节省9.01%。

隔壁塔(DWC)在NMP精制过程中的应用

传统的N-甲基吡咯烷酮(NMP)精制要需常压塔、负压脱水塔和精馏塔三塔串联操作,过程复杂且能耗较高。本文首先对某企业的NMP精制过程进行了数据采集、模拟计算及优化,并以优化的传统工艺年总成本(TAC)为基准,与侧线采出和隔壁塔工艺(DWC)进行对比。结果显示:当前运行工艺优化后可节能30%以上。DWC比优化传统工艺操作操作费用高4.56%,但投资费用低约15.15%,TAC比传统工艺降低近2.4%,具有显著的优越性。

反应精馏合成甲基丙烯酸甲酯工艺优化及节能

以等摩尔下甲基丙烯酸和甲醇反应精馏合成甲基丙烯酸甲酯过程为研究对象,探究了塔内耦合反应精馏工艺(RD)和带侧反应器的反应精馏工艺(SRC)。在MAA处理量为10kmol/h、MAA的转化率为98.6%条件下,以最小年总费用(TAC)为目标函数,采用序贯优化迭代法,经Aspen Plus对RD工艺和SRC工艺进行模拟计算与优化研究,得到优化后的RD工艺和SRC工艺参数;以TAC和CO_(2)排放量为考察指标,对比了RD工艺和SRC工艺。研究结果表明:相比于RD工艺,SRC工艺具有显著优势,TAC降低8.5%,CO_(2)排放量降低16.3%,此时SRC工艺参数为:N_(T)=26,N_(R)=3,3台侧反应器(R1/R2/R3)的进料位置NF分别为第6、第11和第14块塔板,SRC塔侧线采出进侧反应器(R2/R3)的进料位置为第23和第24块塔板,进3台侧反应器(R1/R2/R3)的MeOH的分配比为0.58∶0.22∶0.2,TAC为115.23×104 CNY/a。

水-乙酸甲酯-四氢呋喃三元共沸物系热集成萃取精馏工艺

针对水-乙酸甲酯-四氢呋喃三元共沸体系的特点,提出了热集成萃取精馏工艺对其进行分离研究。选择WILSON热力学模型计算该物系的气液相平衡数据,利用ASPEN PLUS软件中的两相闪蒸模块,模拟得到了不同萃取剂条件下,该物系各共沸组分间的相对挥发度。结果表明,乙二醇作为该物系的萃取剂比较合适,且最佳的溶剂比为0.37。在此基础上,以能耗和年总费用(C_(AT))作为技术经济评价指标,对常规三塔萃取精馏工艺进行了模拟与参数优化,并利用夹点分析技术对精馏系统的换热网络进行了优化。基于换热网络的优化结果,对常规三塔萃取精馏工艺进行了热量集成。研究结果表明,与常规三塔萃取精馏工艺相比,热集成萃取精馏工艺其能耗降低约34.70%,C_(AT)节省约21.98%,热力学效率提高约36.34%。因此,热集成萃取精馏工艺是分离该三元共沸物系比较合适的节能工艺。

萃取精馏分离丙酮-正庚烷的模拟与优化

以丙酸丁酯作为萃取剂,萃取精馏分离丙酮-正庚烷共沸混合物,采用Aspen Plus软件对其过程进行模拟分析,研究设计参数对再沸器热负荷和年度总成本(TAC)的影响,并以最小TAC为目标对萃取精馏过程进行序贯迭代优化。确定优化结果为:萃取精馏塔(EDC)的理论塔板数为43,萃取剂回收塔(ERC)的理论塔板数为32,萃取剂进料位置为第5块塔板,原料进料位置为第38块塔板,ERC的进料位置为第16块塔板,分离得到质量分数为99.5%的丙酮和99.8%的正庚烷。对比优化前后的各评价指标表明:流程优化后TAC节省54.84%,CO_(2)排放量减少60.46%,热力学效率增加155.73%。

热泵技术在异丙醇脱重塔中的应用

根据异丙醇生产工艺中异丙醇脱重过程的特点,设计了直接蒸汽压缩式热泵改进的脱重工艺。采用Aspen Plus软件对常规及热泵改进的异丙醇脱重工艺分别进行了严格模拟,并从年度总费用的角度对热泵改进工艺进行了评价。研究结果表明,热泵改进工艺较原工艺可节省年度费用397.57万元,其中能耗费用减少619.46万元/a,设备费用增加221.89万元/a,能耗费用降幅达72.2%,节能效果较为显著。热泵改进工艺中未使用低压蒸汽,循环冷却水的使用量大幅降低,但需新增压缩机电能的使用。热泵改进工艺中设备费用增加主要来自新增的热泵核心设备压缩机。

乙二醇萃取精馏分离乙醇-四氢呋喃的最优工艺

对乙二醇萃取精馏分离乙醇-四氢呋喃共沸体系的工艺基于年度总费用最小进行了优化设计。采用设计规定与序贯迭代优化程序考察了双塔萃取精馏工艺与三塔萃取精馏工艺的经济性。结果表明,最优方案与原料组成有关,当四氢呋喃摩尔分数小于37%时,采用三塔萃取精馏工艺最优;当四氢呋喃摩尔分数大于37%时,采用双塔萃取精馏工艺最优。

带有中间热集成的精馏塔序列及其性能

提出一种带有中间热集成的精馏塔序列(IHISDC)的流程,针对三组元混合物分离的简单塔直接序列,对该流程进行了分析。与传统热集成精馏序列(HISDC)相比,提出的IHISDC通过中间换热器将高压塔的精馏段与低压塔的提馏段进行局部热集成,使能量集成精馏塔之间的压力差更小,进而使能耗费用下降。同时发现,IHISDC中的高压塔再沸器热负荷和低压塔冷凝器热负荷增加,由于换热器数量的增加,IHISDC的投资费用较大。为了进一步降低IHISDC的年度总费用,需要对其设计参数进行优化。

非晶合金配电变压器的应用及其节能分析

分析了我国农网配电变压器运行现状以及阻碍非晶合金配电变压器推广应用的因素,介绍了非晶合金材料的性能特点及国内外非晶合金配电变压器的生产技术水平和应用状况。从年运行费用、投资回收期限、效率与负载系数的关系、总拥有费用等方面对非晶合金配电变压器的节能效果进行了理论计算与分析,利用图表的形式直接反映出非晶合金配电变压器的最佳运行负载率及较好的综合经济性,为用户合理选用非晶合金配电变压器提供了依据。提出用户订购及采用非晶合金配电变压器时应注意的几点问题,针对变压器容量及安装地点的选择给出了相关建议。

吸收-喷射与吸收式制冷系统的热经济学比较

分析比较了吸收 喷射复合制冷循环系统和双效吸收式制冷循环系统在热力性能和流程方面的差异 ,提出了两系统的热经济学模型 ,并分别对余热型和直燃型冷水机组进行了计算 .通过计算结果的比较 ,指出余热型三压吸收 喷射复合制冷系统比双效吸收式制冷系统经济 .当采用直燃型冷水机组时 (相对价格比 β >β1) 。

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%。

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%。