煤气化废水酚氨回收装置的节能研究

【摘要】：煤炭作为我国的基础化工原料,对其的清洁转化关系到我国经济和环境的双重利益。煤气化的方法以其独有的特点,广泛被煤化工企业使用。在煤气化的过程中,产生大量的废水,这些废水中含有很多可以再次利用的物质,需要进行回收利用。酚氨回收装置即是对鲁奇煤气化废水中的酚类、氨类、酸性气体类污染物进行回收的。酚氨回收工艺中,主要用汽提工艺对废水中的氨类、酸性气体类物质进行脱除,是酚氨回收装置中能耗最高的环节。本文即是对脱氨、脱酸汽提工艺进行节能的研究。 本文首先对原有流程进行了模拟。模拟时,对体系的组成及其热力学特征进行了分析,构建了相应的模拟体系。模拟结果与实际工况数据吻合较好。在准确模拟的基础上,对有关的数据进行了标定。从模拟计算结果可以分析出原工艺流程存在热量利用不充分的缺点,节能效率不高。 然后,本文根据该废水体系的特点,引入差压式热耦合技术对脱酸脱氨工艺进行改进。以脱氨塔为高压塔、脱酸塔为低压塔,用脱氨塔塔顶的气体中携带的热量作为脱酸塔塔底热源。应用模拟软件,确定了差压式热耦合脱氨、脱酸精馏汽提工艺的工艺参数。结果显示,采取差压式热耦合技术可以满足处理要求,并且吨水耗蒸汽量减少53kg左右,能耗降低22.3%。 最后,本文还尝试了将蒸汽压缩技术应用到原脱氨、脱酸工艺流程中。把脱氨塔塔顶气体压缩升温后,对脱氨塔塔底供热。通过对模拟计算结果的分析,且与前两种流程进行比较,得出蒸汽压缩脱氨、脱酸汽提精馏流程的节能效果好于前两种流程,吨水耗蒸汽减少101kg左右,能耗降低43%。 【关键词】：酚氨回收 模拟计算 节能效果 差压式热耦合 蒸汽压缩
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X784
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-11
• 引言11-13
• 第一章 绪论13-33
• 1.1 工业背景13
• 1.2 煤气化废水的来源13-15
• 1.2.1 煤化工废水的来源及主要组成13-14
• 1.2.2 煤化工废水的危害14-15
• 1.2.3 国内外处理煤化工废水的主要方法15
• 1.3 酚氨回收装置脱氨脱酸的主要方法15-18
• 1.3.1 双塔加压汽提15-16
• 1.3.2 单塔高压侧线汽提16-17
• 1.3.3 空气氧化法17-18
• 1.4 精馏过程不改变流程的节能技术18-19
• 1.4.1 预热进料18
• 1.4.2 适宜的回流比18
• 1.4.3 适宜的进料位置18-19
• 1.4.4 增加中间换热器19
• 1.5 精馏过程改变流程的节能技术19-29
• 1.5.1 热泵精馏塔19-24
• 1.5.2 热耦精馏塔24-26
• 1.5.3 多效精馏塔26-27
• 1.5.4 内部热集成精馏塔27-28
• 1.5.5 带有中间换热器精馏塔28-29
• 1.6 挥发性弱电解质水溶液理论29-30
• 1.6.1 煤化工废水的体系29
• 1.6.2 挥发性弱电解质溶液模型29-30
• 1.7 Aspen Plus软件概述30-31
• 1.7.1 简介30-31
• 1.7.2 基础物性数据库31
• 1.7.3 Aspen Plus软件的特点及其应用31
• 1.8 论文选题的意义与主要研究内容31-33
• 1.8.1 论文选题背景31-32
• 1.8.2 论文主要研究内容32-33
• 第二章 工艺过程的数学模型33-43
• 2.1 汽提塔的数学模型33-37
• 2.2 挥发性弱电解质的热力学方程37-40
• 2.2.1 汽液平衡37-38
• 2.2.2 化学平衡38-39
• 2.2.3 质量平衡39
• 2.2.4 电荷平衡39
• 2.2.5 泡点计算39
• 2.2.6 物系逸度系数的计算39-40
• 2.3 Aspen Plus模拟软件的模拟40-43
• 2.3.1 Aspen Plus适用的电解质模型41
• 2.3.2 Aspen Plus模拟时的具体步骤41-43
• 第三章 原酚氨回收装置脱氨脱酸汽提工艺的模拟与问题分析43-61
• 3.1 原有酚氨回收脱氨脱酸工艺流程简介43-44
• 3.2 Aspen plus中的分析方法44-45
• 3.2.1 灵敏度分析法44
• 3.2.2 设计变量44
• 3.2.3 Aspen plus模拟软件中模块的优化44-45
• 3.3 Aspen模拟软件模块的选定45-46
• 3.3.1 RadFrac模块45
• 3.3.2 Flash2模块45
• 3.3.3 Heater模型45
• 3.3.4 HeaterX模型45
• 3.3.5 Pump模块45-46
• 3.3.6 Compr模块46
• 3.4 物性方法的选择46-47
• 3.5 热进料温度的选取47
• 3.6 组分的选择47-48
• 3.7 初始数据选取48-55
• 3.7.1 脱酸塔塔板数的选取48-49
• 3.7.2 脱酸塔冷热进料比的选取49
• 3.7.3 脱酸塔热进料位置的选取49-50
• 3.7.4 脱酸塔塔顶采出量的选取50-51
• 3.7.5 脱酸塔塔顶压力的选取51-52
• 3.7.6 脱氨塔理论塔板数的选取52-53
• 3.7.7 脱氨塔进料位置的选取53
• 3.7.8 脱氨塔塔顶压力的选取53-54
• 3.7.9 脱氨塔塔顶采出量的选择54-55
• 3.8 原酚氨回收脱氨脱酸汽提工艺的模拟55-59
• 3.9 原脱氨脱酸工艺模拟结果的分析59-60
• 3.10 本章小结60-61
• 第四章 差压式热耦合脱氨脱酸汽提塔的模拟研究61-69
• 4.1 差压式热耦合精馏塔与常规精馏塔的比较61
• 4.2 差压式热耦合脱氨脱酸工艺简介61-62
• 4.3 差压式热耦合脱氨脱酸汽提塔模拟62-64
• 4.4 模拟结果的比较64-66
• 4.5 节能和经济评价66-68
• 4.5.1 换热器的经济衡算66-67
• 4.5.2 差压式热耦合脱氨脱酸汽提与原脱氨脱酸汽提节能与经济性分析67-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 蒸汽压缩脱氨脱酸汽提塔的模拟研究69-81
• 5.1 蒸汽压缩精馏塔特点69
• 5.2 蒸汽压缩精馏塔的特性分析69
• 5.3 蒸汽压缩精馏的压缩过程分析69-70
• 5.4 蒸汽压缩系统的热力学特性70-71
• 5.4.1 压缩机的供热系数70
• 5.4.2 压缩机的理论供热系数70
• 5.4.3 压缩机实际的供热系数70-71
• 5.4.4 压缩机的最小节能系数71
• 5.5 蒸汽压缩机的压缩比71-72
• 5.6 蒸汽压缩精馏工艺的主要设备72-73
• 5.6.1 压缩机72
• 5.6.2 辅助再沸器72
• 5.6.3 节流部件72-73
• 5.7 蒸汽压缩系统的数学模型73-74
• 5.7.1 精馏塔的数学模型建立73
• 5.7.2 蒸汽压缩端数学模型建立73-74
• 5.8 原脱氨脱酸工艺引入蒸汽压缩技术工艺流程简介74-75
• 5.9 蒸汽压缩脱氨脱酸汽提模拟结果75-77
• 5.10 模拟结果比较77-78
• 5.11 三种流程的节能与经济性分析78-79
• 5.12 本章小结79-81
• 第六章 结论与展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文目录88-89

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