天然气净化装置用能分析与节能改造探讨

【摘要】： 化工过程中分离过程所消耗的能量在过程总能耗中占有较大比重,因而对分离过程的节能研究具有重要的意义。天然气净化装置中脱硫工段和脱水工段中均涉及吸收液的再生问题,即富液的解吸过程,属于精馏条件下的分离过程。在过程节能的研究中,需要对过程进行热力学分析,以了解能量的利用程度。有效能分析法是一种极其有效的热力学分析方法,通过有效能分析,可以了解某一过程或某个设备能量利用的程度,由此找到节能降耗的有效途径。 本论文首先对天然气净化装置进行用能分析,找出系统用能不合理的地方,并分析了该套系统的节能潜力。结果表明,通过重新匹配换热流股,可以节约加热公用工程和冷却公用工程用量分别为778.392KW和778.393KW。 在夹点分析的基础上,对虚拟温度法中温差贡献值的确定方法进行深入研究。采用一种新的确定传热温差贡献值的方法综合换热网络,考虑了有效能损失对传热温差的影响,并计算换热网络的年度总费用。计算结果表明,与传统的确定温差贡献值的方法相比,采用新方法综合的换热网络的年度总费用减少23.31%。 对系统进行用能诊断以后,采用操作参数优化和结构优化对系统进行优化。本论文采用化工系统模拟软件PROII对脱硫工段和脱水工段进行了模拟计算,分析各流程全系统及各个单元设备的有效能消耗、全流程的热力学效率以及有效能损失情况。对脱硫工段提出两种改造方案,一种是采用消耗一定机械能来提高塔顶低温蒸汽能位的热泵精馏流程；一种是通过减小吸收的传质推动力进而减少吸收剂用量的方法来降低能耗的分段吸收流程。 本论文采用PROII对两种改进流程进行模拟计算,并对各流程进行有效能分析。结果表明,在满足净化要求的前提下,与传统流程相比,这两种流程均有一定的节能效果,热泵精馏流程和分段吸收流程分别节能20.33%和16.18%。 【关键词】：夹点分析 有效能损失 有效能分析 热泵精馏 分段吸收
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TE683
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-26
• 1.1 用能诊断10-13
• 1.1.1 夹点技术简介10
• 1.1.2 确定传热温差贡献值的方法10-13
• 1.2 有效能分析法13-21
• 1.2.1 有效能的基本概念13-18
• 1.2.2 有效能分析法的提出18
• 1.2.3 有效能分析法的意义18-19
• 1.2.4 有效能分析的黑箱模型19-21
• 1.3 过程系统的模拟21-22
• 1.4 流程模拟软件PROII简介22-23
• 1.4.1 PROII软件的单元操作模型22-23
• 1.4.2 PROII软件的热动力学方法23
• 1.5 化工过程节能23-26
• 1.5.1 节能方法的分类23-24
• 1.5.2 节能的理论途径24-26
• 2 天然气净化装置用能分析及诊断26-39
• 2.1 工艺流程介绍26-27
• 2.1.1 脱硫工段26
• 2.1.2 脱水工段26-27
• 2.1.3 硫回收工段27
• 2.2 用能分析27-39
• 2.2.1 数据提取27-29
• 2.2.2 操作型夹点分析29-34
• 2.2.3 设计型夹点分析34-39
• 3 考虑等有效能损失的天然气净化装置用能分析39-45
• 3.1 考虑传热膜系数与单位换热面积费用的传热温差贡献值39-40
• 3.2 考虑等有效能损失的传热温差贡献值40-43
• 3.3 两种方法的比较43-45
• 4 传统流程的模拟及有效能分析45-59
• 4.1 脱硫工艺传统流程的模拟及有效能分析45-52
• 4.1.1 传统流程的模拟45-47
• 4.1.2 全流程的能量衡算47-49
• 4.1.3 全流程的能量损失49-50
• 4.1.4 再生塔内参数分析50-52
• 4.2 脱水工艺传统流程的模拟及有效能分析52-59
• 4.2.1 脱水工艺模拟52-54
• 4.2.2 全流程的能量衡算54-55
• 4.2.3 全流程的能量损失55-56
• 4.2.4 脱水工段操作参数优化56-59
• 5 改进流程的模拟及有效能分析59-74
• 5.1 脱硫工段热泵精馏流程59-66
• 5.1.1 热泵精馏的节能原理59-61
• 5.1.2 热泵精馏流程的模拟61-63
• 5.1.3 热泵精馏流程的有效能分析63-65
• 5.1.4 再生塔内参数分析65-66
• 5.2 脱硫工段分段吸收流程模拟66-73
• 5.2.1 分段吸收节能原理66
• 5.2.2 分段吸收流程模拟66-70
• 5.2.3 分段吸收流程的有效能分析70-72
• 5.2.4 再生塔内参数分析72-73
• 5.3 脱硫工段三种流程用能分析比较73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-80

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