MEA吸收CO_2过程用能分析及节能途径探讨

【摘要】： 化工过程中分离过程所消耗的能量往往占过程总能耗的主要部分,因而对分离过程的节能研究具有重要意义。在过程节能研究中,需要对过程进行热力学分析,以了解能量利用程度。有效能分析是近几年来得到迅速发展的极其有用的热力学分析方法,通过有效能分析,可以了解某一过程或装置能量利用的完善程度,找出节能降耗的有效途径。 用一乙醇胺回收烟道气中的CO_2是众多CO_2回收方法中应用最广泛的一种,但该方法在吸收液再生过程中需要消耗大量的热量。所以,如何减少再生过程中的能耗成了当前需要解决的问题之一。 本文利用大型稳态模拟系统ASPEN PLUS对MEA吸收CO_2的传统流程进行模拟计算,分析全系统及各子系统有效能消耗、全流程的热力学效率以及有效能损失,并用逐板有效能分析法分析解吸塔中每块塔板上有效能利用情况,进而提出三种节能改造措施,第一种是采用合理利用外部损失能的双效精馏流程,第二种是采用从因减小吸收的传质推动力进而减少吸收剂用量的方面来降低能耗的分段吸收流程,最后一种是采用靠消耗一定机械能来提高低温蒸气能位的热泵精馏流程。 本文先从理论上分析这三种节能流程的可行性,进而用ASPEN PLUS对这三种流程进行模拟,并对其进行有效能分析。结果表明,在CO_2回收率和回收纯度要求分别为80%和98%的条件下,和传统流程相比,这三种改进流程均有不同程度的节能效果,并且双效精馏流程和分段吸收流程的节能效果较热泵精馏流程更加明显,前者分别节约有效能21.30%和25.06%。后者节约13.28%。 【关键词】：有效能 双效精馏 分段吸收 热泵精馏
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TQ028.15
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-27
• 1.1 过程系统的模拟10-11
• 1.2 流程模拟软件ASPEN PLUS简介及应用11-14
• 1.2.1 ASPEN PLUS软件的功能11-12
• 1.2.2 ASPEN PLUS软件的单元操作模型12-14
• 1.2.3 ASPEN PLUS软件的物性集14
• 1.3 有效能分析法14-19
• 1.3.1 有效能的基本概念14-18
• 1.3.2 有效能分析的三种基本模型18-19
• 1.4 单元设备的有效能分析模型19-22
• 1.4.1 压缩机有效能分析19-20
• 1.4.2 节流阀有效能分析20-21
• 1.4.3 物流混合的有效能分析21
• 1.4.4 多股流换热器有效能分析21-22
• 1.4.5 水冷凝器的有效能分析22
• 1.5 化工过程的节能22-25
• 1.5.1 节能方法的分类22-24
• 1.5.2 节能的理论途径24-25
• 1.6 烟道气中CO_2的回收方法25-27
• 2 传统流程的模拟及有效能分析27-41
• 2.1 传统流程的模拟27-30
• 2.2 解吸塔塔内参数分析30-33
• 2.3 全流程的能量衡算33-34
• 2.4 全流程的能量损失34-36
• 2.5 解吸塔逐板有效能分析36-39
• 2.6 传统工艺流程的特点及存在问题39-41
• 3 改进流程的模拟及有效能分析41-73
• 3.1 双效精馏流程41-52
• 3.1.1 双效精馏的节能原理41-42
• 3.1.2 效精馏流程的模拟42-44
• 3.1.3 解吸塔塔内参数分析44-49
• 3.1.4 双效精馏流程的有效能分析49-52
• 3.2 分段吸收流程52-62
• 3.2.1 分段吸收的节能原理52-53
• 3.2.2 分段吸收流程的模拟53-57
• 3.2.3 解吸塔塔内参数分析57-59
• 3.2.4 分段吸收流程的有效能分析59-62
• 3.3 热泵精馏流程62-73
• 3.3.1 热泵精馏的节能原理62-65
• 3.3.2 热泵精馏流程的模拟65-67
• 3.3.3 解吸塔塔内参数分析67-69
• 3.3.4 热泵精馏流程的有效能分析69-73
• 4 四种流程用能分析对比73-76
• 结论76-77
• 参考文献77-80
• 附录A 各工艺流程解吸塔塔内参数表80-83
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况83-84
• 致谢84-85

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