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《丙烯 丙烷熱泵精餾節(jié)能分析.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、熱泵精餡分離丙烯-丙烷過程的節(jié)能分析1?熱泵精懈通過外加功將熱量自低位傳至高位的系統(tǒng)稱為熱泵系統(tǒng)。熱泵是以消耗一定量的機(jī)械功為代價，把低溫位熱能溫度提高到可以利用的程度。由于所獲得的可以用熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過輸入系統(tǒng)的能量，因而節(jié)能。熱泵精啊的出發(fā)點(diǎn)是提高精餛過程中一部分能量的等級，用于自身的再沸器加熱需耍。熱泵精憾尤其適用于低沸點(diǎn)物質(zhì)的精懈，即塔頂汽相需要冷凍水或其他制冷劑冷凝的系統(tǒng)；塔頂和塔底溫差較小的塔；被分離的物質(zhì)沸點(diǎn)相近的難分系統(tǒng)。丙烯沸點(diǎn)-47.4°C,丙烷沸點(diǎn)-42.09°C,精鐳時塔頂溫度5.8°C,塔底17°C,滿足熱泵精憾條件
2、，可采用塔底液體閃蒸式熱泵精啊，如圖1所示，以塔底液體為工質(zhì)，塔底液體經(jīng)減壓閥閃蒸降溫后，與塔頂汽相換熱，使之冷凝，同時使自身汽化，然后經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到與塔底溫度、壓力相同狀態(tài)后送入塔底作為塔釜加熱熱源，塔頂汽相冷凝后回流。圖1?塔底液體閃蒸式熱泵精僻示意圖2.分離任務(wù)現(xiàn)有壓力為7.70bar的一股飽和液體丙烯-丙烷混合物含丙烯0.6（摩爾分?jǐn)?shù)）,流量為250kmol/h,精啊塔塔頂壓力為6.9bar,塔底壓力為7.75bar。用塔底液體閃蒸式熱泵精精館分離成摩爾分?jǐn)?shù)為0.99的丙烯和0.99的丙烷。兩組分的收率不低于0.99o3.單塔精餡
3、采用AspenPlusv7.2軟件計(jì)算,先采用簡捷精憾模塊DSTWU,確定理論板數(shù)、進(jìn)料位置以及回流比。如圖2所示。圖2.DSTWU簡捷精謂因?yàn)楸?丙烷屬于姪類組分，精憾過程加壓操作，可以選擇Peng-Rob方程，操作回流比取最小回流比的1?6。塔頂采用全凝器，模擬結(jié)果如表1所示。表1.“DSTWU”模塊計(jì)算結(jié)果最小回流比:9.35864816實(shí)際冋流比:14.9738371最小理論板數(shù):68.621192實(shí)際理論板數(shù):98.8847326進(jìn)料位置:58.517693進(jìn)料以上實(shí)際板數(shù):57.517693再沸器熱負(fù)荷:10.3866017
4、MW冷凝器熱負(fù)荷:10.4019928MW塔頂溫度:5.76868275°C塔底溫度:17.0493195aC采出率D/F:0.601改用“RadF館c”嚴(yán)格精鐳模塊核算一上述計(jì)算結(jié)果，并采用設(shè)計(jì)規(guī)定，使其達(dá)到分離要求，模擬流程如圖3。圖3."RadFrac"模塊模擬流程回流比為16.3,進(jìn)料位置65塊板時達(dá)到分離要求。計(jì)算結(jié)果如表2所示。表2?嚴(yán)格精丫留"RadFrac"模塊計(jì)算結(jié)果單位D2F2W2物流來源T102T102物流去向T102相液相液相液相C3H6KMOL/HR149.0031500.997C3H8KMOL/HR1.2471
5、0098.753WATERKMOL/IIR000C3H6摩爾分率0.9920.60.010C3H8摩爾分率0.0080.40.990塔頂溫度5.8°C,冷凝器熱負(fù)荷-11.24W，塔底再沸器溫度17攝氏度，熱負(fù)荷11.23MW,塔底釜液蒸發(fā)比26.14o塔頂與塔底溫差僅11.2°C,溫差很小，可以設(shè)置熱泵把汽相壓縮升溫作為塔底再沸器的熱源，從而省去冷凝器和再沸器，節(jié)省能源。2.丙烯-丙烷熱泵精憾計(jì)算塔底液體閃蒸式熱泵計(jì)算流程圖如圖4所示。圖4?塔底液體閃蒸式熱泵精憾計(jì)算流程圖參照單塔計(jì)算結(jié)果設(shè)置熱泵精鎘，進(jìn)料第65塊塔板，無冷凝器和再沸器
6、，冷凝冋流液RECYCL位于第一塊板，閃蒸再沸汽體RECYCL位于第99塊板上。塔頂蒸發(fā)比26.14,計(jì)算出閃蒸器FLASH的汽化分率為：26.14/(1+26.14)=0.9634塔底溫度17°C,設(shè)置閃蒸器岀口溫度17°C。塔頂回流比16.4,分流器D3的分流比:1/(16.3+1)=0.05747o一般換熱器設(shè)計(jì)時，熱端溫差不能小于20°C,冷端溫差不能小于5°C,設(shè)置節(jié)流閥V103出口壓力2.5bar,節(jié)流閃蒸后的溫度為-19.5°C,與5.8°C的塔頂汽相物流換熱，升溫到-0.3°Co此時冷端溫差6.1°C,熱端溫差25,5°C
7、,比較合適。設(shè)置好模塊以及流股后,模擬計(jì)算結(jié)果如表3。表3.塔底液體閃蒸式熱泵精餡計(jì)算結(jié)果111520222303F31.RECYC1.RECYCVVW3FroeV103E103PUMPE103COMPRESSSPLITDUPLT】03SPLITFLASHT103FLASHToE103PIMPSPLITCOMPRESSn.AsuT103V103T103T103E103Substream:MIXEDPhase：MixedLiquidLiquidVaporVaporLiquidLiquiciLiquidLiquidVaporVnporLiqu
8、idComponentMoleFlowC3H6KMOI.^IIR31.216882593.9072593.90731.2168831.21688119.071815031.216882441.
