热泵精馏用于石化路线乙二醇精馏的可能性分析

62科技创新导报学术论坛热泵精馏用于石化路线乙二醇精馏的可能性分析(东华工程科技股份有限公司工艺室安徽合肥230024)摘要:介绍了几种精馏热張流程,以及石化路线乙二酶翰馏工段的概况,并对在石化路缆乙二酶精制工序使用热泵精馏的可能性做了初步的捍讨。关键词:热泵石化路线乙二醇浆王乙二醇脱水和精制乙二醇精馏节能中图分类号:TQ281+3文献标识码:A文章编号:1674-098X(2013)07(c)-0253-02由石油制乙二醇的化工装置中,乙二醇式。作为研究较多,方案较成熟的热泵精馏加热蒸汽的脱水和精制工序所消耗的能量占了整个方式,蒸汽压缩机方式又可分为间接式和采用蒸汽喷射泵方式的热泵精馏具有装置的绝大部分能耗。在今天能源价格不直接式流程。以下将做具体介绍:如下优点:(1)新增设备只有蒸汽喷射泵,设断上涨的情况下如何降低精馏塔的能耗,1.1吸收式备费用低;(2)蒸汽喷射泵没有转动部件,容充分利用低温热源,已成为人们普遍关注吸收式热泵由吸收器、再生器、冷却器易维修,而且维修费用低。的问题。通过大量的理论分析、实验研究以等设备组成,常用溴化锂水溶液或氯化钙水蒸汽喷射式热泵精馏如果在大压缩比及工业应用表明,热泵精馏技术是其中节溶液为载热介质。吸收式热供热系数COP或高真空度条件下操作,蒸汽喷射泵的驱动能效果十分显著的精馏技术-2.若可以将较小,但不使用动力吸收式热泵的优点是:蒸汽量增大,再循环效果显著下降。因此这其应用于乙二醇的脱水和精制工序,则会可以利用温度不高的热源作为动力如工厂种方式的热泵精馏,适合应用在精馏塔塔极大的降低石化路线乙二醇装置的整体能废汽、废热。设备维修方便,耗电量小,无噪底和塔顶的压差不大和减压精馏的真空度耗,降低产品的成本。本文将就在石化路线音。缺点是热效率低,需要较高的投资,使比较低的情况下。乙二醇精精制工序使用热泵精馏的可能性用寿命不长。吸收式热泵适用于产热量很1.3直接式做了初步的分析与探讨。大而温度提升要求不高并且可用废热直接若塔内气体可直接压缩时,可以采用直驱动的情况。接式热泵精馏,大体可以分为塔顶气体直1热泵精馏技术的介绍1.2蒸汽喷射式接压缩式热泵和闪蒸再沸式热泵。具体介根据热泵所消耗的外界能量不同,热在蒸汽喷射泵方式的蒸汽汽提减压精绍如下:泵精馏可分为吸收式和蒸汽加压方式馏工艺流程中,塔顶蒸汽是稍含低沸点组1.3.1塔顶气体直接压缩式热泵两种类型。而对于蒸汽加压方式热泵精馏成的水蒸气。利用其一部分用蒸汽喷射泵塔顶气体直接压缩式热泵精馏是以塔又可以分为:蒸汽喷射式和蒸汽压缩机方加压升温,随驱动蒸汽一起进入塔底作为顶气体作为载热介质的热泵,精馏塔顶气体表1不同再沸器温差下热泵精馏性能比较经压缩机压缩升温后进入塔底再沸器,冷设备项目再沸器温差凝放热使釜液再沸,冷凝液经节流阀减压降温后,一部分作为产品出料,另一部分作10℃20℃精馏塔再沸器热负荷/Gh为精馏塔顶的回流11l1塔顶气体直接压缩式热泵精馏的特点塔体热损失/Gcal∠h0.550.55是:(1)所需的载热介质是现成的:(2)因为只再沸器实际热负荷/Gcal/h1.1551.551.55需要一个热交换器(即再沸器),压缩机的压压缩机吸气压力/MPaA10.270.27缩比通常低于单独载热介质循环式的压缩吸气温度/℃130130130比;(3)系统简单,稳定可靠排气压力/MPaA1.25l.55塔顶气体直接压缩式热泵精馏适合应排气温度/℃190用在塔顶和塔底温度接近,或被分离物质因理论抽气量/t/h20.8520.8520.85沸点接近难以分离,必须采用较大回流比的压比3.704.63情况下,因此需要消耗大量加热蒸汽(即高理论轴功率/kW21832620负荷的再沸器),或在低压运行必须采用冷实际消耗功率/kW291134934081冻剂进行冷凝,为了使用冷却水或空气作冷热泵系统[热泵提供总热量/kW127701281612840凝介质,必须在较高塔压下分离某些易挥发热泵COP4.4物质的场合补充水量/t/h2.81.3.2塔顶气体直接压缩式热泵需补充燕汽量/kW556闪燕再沸式热泵是热泵的一种变型,它运行费用传统精馏年蒸汽消耗/t/y174065174065174065以釜液为载热介质。与塔顶气体直接压缩热泵精馏年蒸汽消耗/t/y822875967279式相似,它也比间接式少一个换热器,适用热泵精馏年耗电量/万kWh/y209625152939场合也基本相同。不过,闪蒸再沸在塔压高传统精馏年运行费用/万元/y31333133时有利,而塔顶气体直接压缩式在塔压低1897时更有利热泵精馏年运行费用/万元/y161521871.4间接式热泵精馏年节省运行费用/万元/y15171236945当塔顶气体具有腐蚀性或塔顶气体为技创新导报Mand Technology novation Herald学术论坛热敏性产品或塔顶产品不宜压缩时,可以采将会节省大量的能量,从而提高整体的经同材质换热器的价格有所差别,投资回收的用间接式热泵精馏,见图5,它主要由精馏济效益。时间这里暂不做计算。由于压缩机不仅可以塔、压缩机、蒸发器、冷凝器及节流阀等组限制乙二醇精馏过程使用热泵精馏的使用电能,还可以使用蒸汽透平带动,若工成个重要因素是乙二醇本身的特性,在较厂内有富余的高压蒸汽,可使对应的操作成间接式热泵精馏的特点是:(1)塔中要高的温度下(约180℃),乙二醇会脱水缩本有更大的降低。分离的产品与冷剂完全隔离:(2)可使用标合为二乙二醇与三乙二醇,降低产品的收准精馏系统,易于设计和控制;(3)与塔顶气率。因此整个精馏的过程中,应避免高温操3结语体直接压缩式相比较,多一个热交换器(即作工况。对于乙二醇的这种类热敏性的物该文对热泵精馏技术做了简单的介绍,蒸发器),压缩机霑要克服较高的温差和压质,直接式热泵精馏并不适用,而塔顶冷凝并针对石化路线乙二醇精制单元进行了模力差,因此,其效率较低。考虑到载热介质温度大体在140℃附近,同样不适合使用拟计算。根据模拟的结果,在乙二醇精制单的化学稳定性,间接式热泵精馏应用的温吸收式热泵。间接式热泵良好的使用于乙元中使用间接式热泵能够极大的降低。比度范围限制在130℃左右,而许多有机产品二醇精馏系统。以下以年产30万t乙二醇装较了不同压比下的运行费用等数据。再沸器的精馏塔却在较高的温度下操作。在此温置的MEG精制塔为例,对热泵精馏做模拟的温差在10-20℃时,运行费用节省较明度范围内,一般选用水作为制冷剂。虽然单计算。计算中的物料的状态和流量,以及公显。在实际设计中,可根据情况进行优化设独载热介质循环式热泵精馏比常规精馏的用工程假设如下。计,以便获得节能效果和经济效益最佳的总投资费用大,但回收期短,一般在一年之塔顶温度141℃,塔顶蒸汽流量Ⅴ=L热泵精馏方案。D=51000kg/h,塔顶为乙二醇和极少量此外,还有类似于热泵精馏与中间再沸水;塔釜温度170℃,组成为乙二醇和二乙参考文献器技术耦合而产生的分割式热泵等。总体二醇的混合物;装置稳定运行,即满足恒摩冯霄化工节能原理与技术[M]北京:化而言,热泵根据物料的性质,通过机械功的尔流假设;在压缩机出口增加补水管道,确学工业出版社,2004:109-117加入实现了热能由低位向高位的流动。而由保压缩机出口气体为饱和状态,利用压缩后[2]吴指南基本有机化工工艺学[M]北京于精馏过程一般是热能由高位到低位(再气体的显热。塔体及管道的散热损失为再化学工业出版社,1998:87-88.沸器加热介质到冷凝器冷却介质)流动,因沸器热量的5%;压缩机的效率为075;蒸汽[3】]李国林吴亚滨,冯晓九吸收式热泵节此,使用热泵精馏可以减少整体能量的消的热值为0.455Gcal/t、蒸汽费为180元/能技术[]油田节能,1998(3):52-54耗,有利于实现节能减排吨电费为0.7元/kW·h;装置年工作时间[4]秦正龙朱平高效节能的热泵技术[]7200h。节能,2001(5):15-172热泵精馏用于乙二醇精制的分析及计算结果见表1。从表格数据可知,使S]黃齐飞,李学来.热泵技术及应用前景用热泵精馏可以使装置的年运行费用大大].福建能源开发与节约,2002(1):20乙二醇是重要的聚酯原料和良好的溶的降低。比较了几种不同压比下的模拟数剂。工业制备乙二醇主要是通过石油路线,据,若要减小设备投资,需要提高再沸器的即先由乙烯氧化为环氧乙烷,再通过环氧乙温差;而使用较高的压比,提高再沸器温差烷水合生成乙二醇。乙二醇产品对杂质特以减小设备造价,会使压缩机的能耗上升,别是水含量的要求较高。乙二醇与杂质的热泵整体COP值下降。同时考虑物料的类分离主要通过精馏过程完成,而精制过程热敏性,较低的操作温度可以避免副反应中所消耗的能量更是占到了整个装置能耗的发生,提高产品的收率。再沸器的温差在的70%左右,若能够合理使用热泵精馏,必10~20℃时,运行费用节省较明显。由于不(上接252页)认为:“在一个理想的课堂里,所有的学生学出版社,2008科技校园“,网络环境下的现代学习方式,都应能学会如何与他人合作,为趣味和快(】翟艳芳全球教育的理念与实践[D]华使师生之间的互动启动者不再是教师单向,乐而竞争,自主地进行独立学习。”当然,理中科技大学,2010教师的行为对象也不再是特定的学生个体想的课堂是不存在的,但是互动课堂的设[3]雷呈勇孙泽文互动教学实施的原则和或班级的“整体空间”,而变成具有一定弹计就是为接近此目标而开发的。研究针对普策略探析[当代教育论坛(学科教育研性的多元空间。由于研究时空的开放、打破罗米休斯的互动式教育科技工具的应用,究),2008(8)了旧有课堂时空的封闭性,学生更能平等、对学生的直接、间接交流关系进行分析。[4]陈旺修课堂互动教学相长门中学教学主动、多元地与教师交流。平等的话语权促(4)总之,利用普罗米休斯互动式课参考(中旬,2010(12)进学生尊重自我,释放自我。在对话的激励堂的多维实用性作为辅助条件,研究现代信与碰撞中,学生容易释放出真实的想法,潜息技术下互动学习的开展,过程及与各科课力得到激发,师生之间的感情日益深厚程融合度的把握,更好的指导课堂知识有(3)依据对话发生的条件(双方的平效吸收等、可互换性和各自的独立性),自然产生生生互动。通过互动课堂,给学生适当的时间参考文献和足够的空间。合作学习的代表人物约翰逊[姜忠元新编现代教育技术M]北京:科