天然氣凈化裝置用能分析與節(jié)能改造探討

【摘要】： 化工過程中分離過程所消耗的能量在過程總能耗中占有較大比重,因而對(duì)分離過程的節(jié)能研究具有重要的意義。天然氣凈化裝置中脫硫工段和脫水工段中均涉及吸收液的再生問題,即富液的解吸過程,屬于精餾條件下的分離過程。在過程節(jié)能的研究中,需要對(duì)過程進(jìn)行熱力學(xué)分析,以了解能量的利用程度。有效能分析法是一種極其有效的熱力學(xué)分析方法,通過有效能分析,可以了解某一過程或某個(gè)設(shè)備能量利用的程度,由此找到節(jié)能降耗的有效途徑。 本論文首先對(duì)天然氣凈化裝置進(jìn)行用能分析,找出系統(tǒng)用能不合理的地方,并分析了該套系統(tǒng)的節(jié)能潛力。結(jié)果表明,通過重新匹配換熱流股,可以節(jié)約加熱公用工程和冷卻公用工程用量分別為778.392KW和778.393KW。 在夾點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)虛擬溫度法中溫差貢獻(xiàn)值的確定方法進(jìn)行深入研究。采用一種新的確定傳熱溫差貢獻(xiàn)值的方法綜合換熱網(wǎng)絡(luò),考慮了有效能損失對(duì)傳熱溫差的影響,并計(jì)算換熱網(wǎng)絡(luò)的年度總費(fèi)用。計(jì)算結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的確定溫差貢獻(xiàn)值的方法相比,采用新方法綜合的換熱網(wǎng)絡(luò)的年度總費(fèi)用減少23.31%。 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行用能診斷以后,采用操作參數(shù)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。本論文采用化工系統(tǒng)模擬軟件PROII對(duì)脫硫工段和脫水工段進(jìn)行了模擬計(jì)算,分析各流程全系統(tǒng)及各個(gè)單元設(shè)備的有效能消耗、全流程的熱力學(xué)效率以及有效能損失情況。對(duì)脫硫工段提出兩種改造方案,一種是采用消耗一定機(jī)械能來提高塔頂?shù)蜏卣羝芪坏臒岜镁s流程；一種是通過減小吸收的傳質(zhì)推動(dòng)力進(jìn)而減少吸收劑用量的方法來降低能耗的分段吸收流程。 本論文采用PROII對(duì)兩種改進(jìn)流程進(jìn)行模擬計(jì)算,并對(duì)各流程進(jìn)行有效能分析。結(jié)果表明,在滿足凈化要求的前提下,與傳統(tǒng)流程相比,這兩種流程均有一定的節(jié)能效果,熱泵精餾流程和分段吸收流程分別節(jié)能20.33%和16.18%。 【關(guān)鍵詞】：夾點(diǎn)分析 有效能損失 有效能分析 熱泵精餾 分段吸收
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TE683
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-26
• 1.1 用能診斷10-13
• 1.1.1 夾點(diǎn)技術(shù)簡介10
• 1.1.2 確定傳熱溫差貢獻(xiàn)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 有效能分析法的意義18-19
• 1.2.4 有效能分析的黑箱模型19-21
• 1.3 過程系統(tǒng)的模擬21-22
• 1.4 流程模擬軟件PROII簡介22-23
• 1.4.1 PROII軟件的單元操作模型22-23
• 1.4.2 PROII軟件的熱動(dòng)力學(xué)方法23
• 1.5 化工過程節(jié)能23-26
• 1.5.1 節(jié)能方法的分類23-24
• 1.5.2 節(jié)能的理論途徑24-26
• 2 天然氣凈化裝置用能分析及診斷26-39
• 2.1 工藝流程介紹26-27
• 2.1.1 脫硫工段26
• 2.1.2 脫水工段26-27
• 2.1.3 硫回收工段27
• 2.2 用能分析27-39
• 2.2.1 數(shù)據(jù)提取27-29
• 2.2.2 操作型夾點(diǎn)分析29-34
• 2.2.3 設(shè)計(jì)型夾點(diǎn)分析34-39
• 3 考慮等有效能損失的天然氣凈化裝置用能分析39-45
• 3.1 考慮傳熱膜系數(shù)與單位換熱面積費(fèi)用的傳熱溫差貢獻(xiàn)值39-40
• 3.2 考慮等有效能損失的傳熱溫差貢獻(xiàn)值40-43
• 3.3 兩種方法的比較43-45
• 4 傳統(tǒng)流程的模擬及有效能分析45-59
• 4.1 脫硫工藝傳統(tǒng)流程的模擬及有效能分析45-52
• 4.1.1 傳統(tǒng)流程的模擬45-47
• 4.1.2 全流程的能量衡算47-49
• 4.1.3 全流程的能量損失49-50
• 4.1.4 再生塔內(nèi)參數(shù)分析50-52
• 4.2 脫水工藝傳統(tǒng)流程的模擬及有效能分析52-59
• 4.2.1 脫水工藝模擬52-54
• 4.2.2 全流程的能量衡算54-55
• 4.2.3 全流程的能量損失55-56
• 4.2.4 脫水工段操作參數(shù)優(yōu)化56-59
• 5 改進(jìn)流程的模擬及有效能分析59-74
• 5.1 脫硫工段熱泵精餾流程59-66
• 5.1.1 熱泵精餾的節(jié)能原理59-61
• 5.1.2 熱泵精餾流程的模擬61-63
• 5.1.3 熱泵精餾流程的有效能分析63-65
• 5.1.4 再生塔內(nèi)參數(shù)分析65-66
• 5.2 脫硫工段分段吸收流程模擬66-73
• 5.2.1 分段吸收節(jié)能原理66
• 5.2.2 分段吸收流程模擬66-70
• 5.2.3 分段吸收流程的有效能分析70-72
• 5.2.4 再生塔內(nèi)參數(shù)分析72-73
• 5.3 脫硫工段三種流程用能分析比較73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況77-78
• 致謝78-80

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