基于中间换热的吸收式热泵精馏节能系统优化

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精馏工艺在石油炼制中能源消耗约占30%,深度挖掘精馏余热节能潜力,提高能源利用率是精馏系统节能领域的重要方向。针对加工量为18万t/年的脱丙烷塔,实现精馏塔梯级用能、塔顶余热高效利用。本文提出基于中间换热的吸收式热泵精馏系统,建立新系统综合能效评价方法,围绕系统优化集成展开深入研究。本着“温度对口,梯级用能”的基本原则,将中间换热与热泵技术有机结合,构建基于中间换热的吸收式热泵精馏系统。采用中间换热器的热力学优势就是可使热源(冷源)温度与物料加热(冷却)需求更加匹配,通过梯级用能,降低精馏塔物料加热或冷却过程的不可逆损失;采用热泵技术,就是要通过回收余热制备能质更低热源(相比塔底再沸器),并且附加产生代价更低的冷源(相比冷凝器消耗冷却动力能耗)。深入研究中间换热器物料抽出位置和抽出量,对精馏塔加热负荷与冷却负荷的影响,在保证塔内正常传热传质的前提下,综合考虑热泵制热性能系数COPh,确定精馏塔中间换热器的操作参数。针对基于中间再沸的吸收式热泵精馏系统和基于中间再沸+中间冷凝的吸收式热泵精馏系统,分析操作压力和中间物料加热温度对精馏塔加热负荷及热泵制热性能系数COPh的影响,以降低系统总蒸汽消耗量为目标,得出新系统的最佳工况。以加工量为18万t/年的气体分馏三塔流程为例,利用本文的研究理论成果,设计节能改造方案,并围绕节能性与经济性分析验证新型精馏节能方法的应用价值。
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