石油化工中的分离技术文档格式.docx
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3.由于一次汽化进料需要有一定的过汽化度，部分轻组份过热，增加了能耗。
4.为了增加换热效果，提高入口炉温，部分轻组份已汽化，使泵的阻力增大。
5.由于要保持塔内负荷的均匀，采用中段回流取热，造成塔内浓度返混，影响分离效果。
总之，原油常减压蒸馏过程，虽是一个成熟工艺，但从根本上存在不少缺点。
新的原油常压精馏复合过程
新过程的特点：
1.有提馏塔，先将不同馏份在不同温度和不同位置提馏出来，分别进入精馏塔，塔内浓度分布合理，可以得到窄馏份，提高基础油品质量。
2.有提馏塔，轻质油基本被提馏出来，提高了轻质油收率。
3.由于进料在塔内进行汽液接触，发生传质传热，消除了轻组分的过热，提高了物料进入加热炉的人口温度，大幅度地减少能耗。
4.由于进料温度下降，基本上保持液相泵的输送力大幅度减少。
5.采用汽相采出，不需要中段回流，减少混合，有利于分离和二次加工。
6.塔内汽液相负荷较为均匀和合理,有可能在现有的塔径条件下实现扩产翻翻.
针对现有原油减压塔的缺陷，我们发明了一种新型的复合原油减压塔。
该塔由精馏段和深拔段组成，两者之间通过特殊的液封装置隔开。
这种结构既能保证油品质量，又能提高轻质油收率。
塔处理量比原来提高30%以上，能耗降低20-30%。
这种复合减压塔也准备进行工业实验，取得经验后再推广应用。
我国乙烯的发展为我们进行乙烯技术的改造和研究既提供了机遇也带来了挑战。
为了加强我国大型乙烯装置技术的国产化研究和技术改造，研制开发我们国家自己的技术－乙烯关键设备和关键过程的改造和优化，主要有以下几个方面的研究：
1）.乙烯关键设备的改造
丙烯精馏塔:
本塔是在较高压力下操作，分离要求高，要求得到99.6%的聚合级丙烯。
由于丙烯和丙烷物理性质比较相似，相对挥发度接近于1，分离需要的理论板数高；
加上国内大多数采用UOP公司的MD塔板，设备效率低，使得该塔成为乙烯装置中最高的一个塔（一般为70～90m）。
如此庞大的设备在操作和维修上都比较困难。
本课题希望研究新的传质设备来改进现有的丙烯精馏塔，以适应乙烯的改扩建和提高塔的分离效率。
汽油分馏塔（DA-101塔）:
汽油分馏塔是乙烯生产的“咽喉”，也是乙烯装置中直径最大的一个塔。
该塔的操作状况直接关系到整个乙烯装置操作的好坏。
目前，该塔主要在塔内构件容易堵塞，严重时会导致不正常停车；
据统计，一套40万t/a乙烯装置，由于101塔阻塞停工一天将造成600万元的利税损失。
另外该塔能量利用不合理，这是造成乙烯能耗大的一个很重要的原因。
本课题旨在加强对101塔内构件的研究和改造，改善塔的操作状况，比较彻底的解决目前101塔阻塞严重等问题。
2）.乙烯关键过程的改造和优化
乙烯急冷系统的改造和优化:
目前深冷分离系统主要存在能量回收率低，大量的能量以低品位的能量形式采出，利用价值低。
本课题在计算机模拟的基础上，对急冷系统进行改造，进行系统调优，并结合吸收式热泵进行用能改造和优化，以期望大幅度提高能量利用的效率。
深冷分离系统的改造和优化:
脱甲烷塔是深冷分离过程的关键。
目前流程的耗冷量高，而且乙烯损耗率比较高。
本课题以计算机模拟为手段，对深冷系统进行工艺改造，以大幅度的降低脱甲烷塔的耗冷量或降低冷量的品位。
新型分离剂的研究：
丙烯塔丙烷分离是乙烯生产中分离最困难的体系。
拟开发新的分离剂，采用萃取精馏的方法，对丙烯丙烷进行分离，可以大大降低设备的投资和改善现有分离操作的苛刻条件。
第二类吸收热泵的研究和发展
任连伟陈嘉宾李淞平王建国
文摘：
介绍10年来对第二类吸收热泵的研究情况，说明第二类吸收热泵的发展趋势。
关键词：
吸收热泵，工质对，太阳能，传热，传质
0引言
第二类吸收热泵简称为AHPⅡ，更常简称为AHT（吸收热量转换器或ITB工业增温机）。
随着能源价格不断上涨和供应日趋紧涨，回收工业废热和利用太阳能的AHT技术在国外已成为有效利用能源的研究热点。
从1976年到1985年共发表关于AHT的文献有50余篇，并开始在生产中取得实际效益。
尤其是日本、西欧等能源紧缺的国家，更是重视对AHT的研究、开发、应用。
AHT的一次性投资虽然较高，但其投资费用均可在2年内回收，故其经济效益十分明显。
110年来AHT的研究工作
AHT主要由三个指标来描述其技术经济性能，
（1）制热系数，即性能系数COP；
（2）升温能力ΔT；
（3）设备的体积。
为了提高COP和ΔT，减小设备体积，许多专家对AHT的热力循环、传递过程机理及强化、工质对、系统模拟及优化等方面进行了广泛的研究，本文就近十年来有关AHT的文献报道作一概要的回顾。
1.1热力学分析
AHT是以废热为动力，利用工质对的吸收-解析循环从而实现废热增温回收的装置。
从热力学的观点来看，AHT循环是由热机循环与热泵循环组成的联合循环过程。
热机循环是指溶液的浓缩和水蒸汽冷凝，由再生器和冷凝器组成，废热经再生器、冷凝器向环境排放的同时作功，这部分功表现为溶液被浓缩。
热泵循环则是指工质水的蒸发和吸收，由蒸发器和吸收器组成，在伴随着溶液被稀释而释放功的作用下，废热从蒸发器流向吸收器，并被提升至有用的温度。
Perez-Blance等研究表明〔3，4〕，AHT的COPmax只与吸收、再生、蒸发、冷凝的温度有关，并且得出：
要取得尽可能高的实际COP，就要增加工质对的浓差，减小流率比，提高吸收、蒸发温度和溶液换热器的效率以及降低冷凝温度等；
要获得较高的ΔT，就必须提高吸收剂的浓度和吸收器的操作压力，此时要以减小COP为代价。
不少专家也对COP、ΔT、再生温度、冷凝温度和溶液换热器效率等操作条件之间的关系作了大量工作〔5-8〕，分别从理论和实际的角度出发，得出只有改善热力循环过程，使其接近可逆过程，尽量减少系统的不可逆损失（如减小传热温差、增加吸收时绝热过程等），才能获得较好的操作性能。
1.2传递过程机理及强化
在AHT系统中的蒸发器、吸收器和再生器等均采用垂直管外降膜传热传质的形式，但水-溴化锂溶液降膜传热传质过程是一个较为复杂的过程。
虽然有关这方面已做了许多工作〔9-14〕，但至今还没有获得较好计算热质传递系数的实用公式。
其中有些文献是以某些假定为前提，根据简化的数学模型，直接由连续性方程、动量方程、能量方程以及定解条件，用计算机进行数值求解；
有些文献则是在理论分析的基础上，进行了实验研究，并归纳出在一定范围内适用的半经验、半理论公式。
这些文献对AHT系统中吸收器和再生器等的设计有一定参考价值。
主要由蒸发器、吸收器、再生器、冷凝器和溶液换热器等设备组成的AHT，其投资费用取决于这些设备的传递面积，约占总投资的80％左右，其操作和调节又和了解上述设备中的热质传递的机理、各操作参数变化对热质传递的影响密切有关。
根据热质传递过程的机理，一些学者谋求采取有效的强化措施，如Kim等利用流体不稳定性引起的液面波动，不断破坏扩散边界层，大大强化了传质速率〔15〕。
Rush等总结出添加剂强化吸收的效果〔16〕。
Kashiwagi等分析了Marangoni效应强化吸收热质传递的机理等〔17，18〕。
这些工作为进一步减少传递面积，降低设备投资费用指出了有效的途径。
1.3工质对（制冷剂-吸收剂）的研究
AHT所使用的工质对，在相当程度上决定了它的操作条件与性能、设备采用的材料以及投资规模等。
以水为制冷剂、溴化锂为吸收剂是目前主要的一种工质对。
由于水的冻结和溴化锂的结晶、腐蚀等问题，限制了它的使用温度（5―150℃）。
为了改善其性能，扩大它的应用范围，现在正在考虑添加其它成分，如H2O-LiBr-ZnCl2、H2O-LiBr-CaCl2以及新工质对H2O-LiCl、H2O-NaOH等〔19，20〕，此外为了彻底解决腐蚀问题，还开展了一些有机系列工质对的研究〔21-24〕，表1中比较有希望的为TFE-Pyr（三氟乙醇-吡咯酮），已建立了采用TFE-Pyr工质对的AHT试验装置〔25-27〕。
尽管上述工质对在某些方面较H2O-LiBr有所改善，但综合性能还不如H2O-LiBr，近期内尚不能在AHT中实际应用〔28〕。
表1有机工质对
表中画“○”的表示二者可组成工质对
1.4吸收循环的改进
为了进一步提高循环的热力学性能和升温能力，下面针对具有重要应用前景的改进循环作简要介绍。
1.4.1二次升温的AHT
二次升温的AHT简称DLHT〔29〕，其工作状态见图1。
它是由两级AHT组成，一级循环吸收器A1放出的热量供给二级循环的蒸发器V2，二者之间的热量可用热载体传递，或把V2放在A1的管内来实现，中试规模的DLHT装置已经建立，试验中升温能力ΔT近70℃，相应的COP却降至0.32左右。
结果表明DLHT是很有希望的。
图1二次升温的AHT循环
1.4.2自再生式吸收升温循环
自再生式吸收升温循环简称为SRATA〔30〕，有些文献将其称为再生吸收换热循环，并被简称为GAX〔31〕。
该系统是在单循环操作压力下运转，把吸收器排出的稀溶液所具有的热量直接传给再生器供溶液再生，从而增加了再生的深度。
结果是提高了升温能力ΔT，但相应的COP也降低了。
图2是用TFE-E181作工质对，用计算机模拟计算的结果，它说明了常规AHT和SRATA两种循环各自的输出温度与废热温度之间的关系。
由图2可见，在相同废热温度下，SRATA输出热量的温度明显高于常规AHT循环，因此更适合于某些工业需求。
图3表明了SRATA的实施方案，它的设计思想是力求装置紧凑，但真正应用还需要做不少工作。
图2二种循环应用的领域
冷凝温度：
--Tc＝25.5℃，----Tc＝15.0℃
图3SRATA实施方案
1.4.3附带增压器的吸收循环
图4表示了附带增压器的吸收循环〔28〕，它用增压器替代两级吸收循环的吸收器A2和蒸发器V2（参见图1），其优点是能利用温度较低的废热和提高了升温能力。
类似的还有吸收-压缩的复合循环等，也正在研究开发之中。
图4附带增压装置的吸收循环
1.4.4双效AHT
双效AHT简称DEHT〔32〕，它的COP可达0.65，但相应的升温能力较差。
其工作状态见图5，其主要特点是以冷凝器K2放出的热量来加热再生器G1，即由G2出来的冷剂在G1的管内冷凝。
与单效AHT相比，它只增加了再生器和溶液换热器各一台，故双效的设备费用并不比单效贵很多。
图5双效AHT循环
1.4.5两类吸收热泵结合的循环
两类吸收热泵结合的循环就是第一类和第二类吸收热泵的结合，简称HPT。
其工作状态见图6，是同时实现提高COP和ΔT的装置。
Bokelmann〔33〕和Scharfe〔34〕等进行了HPT装置的试验，它由两级AHP和两级AHT组成，其COP可高达4，在常规AHT中只能操作一个加热单元的热量，而在HPT中却能操作四个加热单元。
例如若HPT安装在四效蒸发器的蒸发装置中，则总的COP可达到16。
这种装置主要用于水处理、食品、饮料工业的蒸发过程中。
与蒸汽压缩、蒸汽喷射压缩等其它节能蒸发装置相比，HPT的优点是省电，不必考虑除尘、捕沫问题，并且没有其它技术上的限制等。
图6HPT循环
1.4.6热虹吸式自循环AHT
合理布置吸收器和再生器的高度，利用液位建立起吸收器和再生器之间溶液输送所需的压差，同时依靠在再生后低温高浓度溶液与吸收后高温低浓度溶液之间的密度差，使溶液在再生器和吸收器之间自行循环。
这样，整个系统就可以不用循环泵，不但节省投资和电耗，减少空气的渗漏，而且也避免了维修泵所带来的一些麻烦。
热虹吸式自循环AHT的实验装置已经建立，并已取得较好的结果〔35，36〕，有待于进一步推广应用。
1.4.7开式AHT
以上介绍的主要是闭式AHT，所谓开式AHT是将再生器蒸出的水蒸汽直接排放于环境中，省去了闭式AHT中的冷凝器，另外用闪蒸室代替闭式AHT中的蒸发器，废热直接进入闪蒸室，闪蒸出的蒸汽供吸收器吸收产生高温位热量。
系统中不用冷凝器和蒸发器，可消除在这两个设备中的传热温差，而明显提高其COP。
开式AHT用于太阳能回收方面的研究十分活跃〔37〕。
但在其它方面的应用中，由于工质要与空气接触，易混进杂质，影响操作和加大对设备的腐蚀（尤其是对H2O-LiBr系统），另外还需要增加空气净化设备等，从而增加了设备投资和动力消耗，应用受到很大限制〔38，39〕。
1.5计算机模拟和优化设计
AHT由多个单元设备组成，在给定操作条件下它们之间将存在一个合理的匹配问题，所以设计时就要充分考虑系统的优化。
优化的目标是在装置每年节省能源费用和设备投资费用之间寻找出最短的投资回收期〔40，41〕。
此外随着吸收循环的改进，采用不同的工质对，各种不同结构、多级复杂循环的出现，都可以用计算机对整个过程进行模拟。
作为研究开发及优化设计的有力工具，各种吸收系统专有的计算机模拟软件已经建立〔42，43〕，而且模拟与实验结果相当一致。
最近Grossman等人又建立了以柔性和模块的方式模拟稳态吸收系统的计算机程序（ABSIM软件）〔44，45〕，该程序建立在系统各单元设备模块子程序和工质对物性数据库的基础上，并与特定结构形成完整系统的主程序联结起来，因此它可以方便灵活地用来研究各种循环结构，并进行分析、比较、优化等，大大推动了新吸收循环的开发研究。
1.6国内的研究概况
我国也越来越认识到AHT在节约和充分利用能源方面的作用，从80年代中期就开始了这方面的研究工作，至今已有一些进展。
郭开华等认真考察分析了降膜吸收过程传热传质的机理，提出了凝结式降膜吸收新理论〔46〕，并且对吸收压缩复合式循环进行了试验，证实该循环具有制热温度高、应用范围广、COP高等优点。
同时说明了采用高效紧凑的管内强制对流吸收器和再生器，可提高AHT的性能，为减小设备体积提供了条件。
还就5种类型的双温升AHT进行了计算机模拟研究〔47〕。
党洁修［48，49］钟理〔50，51〕等对AHT的工质对开展了研究工作，认为H2O-LiBr-ZnCl2-CaBr2是一种有应用价值而值得开发的混合工质对。
冯丽珠〔52〕等模拟太阳能驱动吸收式装置进行了试验研究，给出了驱动热水温度为定值及变值时吸收式装置的性能和经济指标随运转参数的变化关系。
陈天择〔53〕等以循环的供热率与供热率耗散达到最佳折衷的生态学准则为目标，考虑AHT的优化问题，导出一些新的性能参数，并作出了有意义的讨论。
总之，国内对AHT的研究工作还是有一些成果，但与发达国家相比，相差甚远。
研究的力量还显分散，研究的力度还需加强。
因为AHT涉及化学、化工、机械、材料等诸多学科，技术性很强。
研究人员不仅要有扎实的理论基础，而且要具备丰富的实践经验，要想实现工业化推广应用，更需要方方面面的通力合作。
北京燕山石化公司研究院与大连理工大学化工学院共同完成了AHT回收利用合成橡胶厂凝聚过程废热的中试研究。
现在正在进行工业化实施，这将成为我国AHT工业化应用的先例。
2结束语
由于AHT在节能方面的独特作用，各国在提高AHT的性能和降低投资费用方面作了大量工作，在工艺技术上更趋完善，使其更加适用和具有更高效益。
面对能源越来越紧张的现实，我国应抓紧对AHT的开发研究，以尽快实现工业应用，为节能降耗和充分利用太阳能作出贡献。
（）
（如果您是本文作者，请点击此处）（2004-11-24，阅读563次）
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中油网消息：
国家发改委发布的《节能中长期专项规划》以及《关于加快发展循环经济的若干意见》，均把石油、化工行业列为工业节能的重点领域。
化工行业发展循环经济可以重点从以下几方面着手:
1、大力开发应用先进、可行的节能技术措施。
据《节能中长期专项规划》，主要措施有:
（1）石油炼制方面必须提高装置的开工负荷和换热效率，优化操作，降低加工损失。
（2）乙烯生产要优化原料结构，采用先进技术改造乙烯裂解炉，优化急冷系统操作，加强装置管理，降低非生产过程能耗。
（3）中小型合成氨，采用节能设备和变压吸附回收技术降低能源消耗。
煤造气采用水煤浆或先进粉煤气化技术替代传统的固定床造气技术。
（4）推广应用循环流化床锅炉技术和石油焦气化燃烧技术，采用能量系统优化、重油乳化、高效燃烧器及吸收式热泵技术回收余热和地热。
（5）推进大型合成氨装置采用先进节能工艺、新型催化剂和高效节能设备，提高转化效率，加强余热回收利用。
（6）烧碱生产逐步淘汰石墨阳极隔膜法烧碱，提高离子膜法烧碱比重。
纯碱生产要推行设备大型化、自动化等措施，淘汰高耗能设备，采用高效、节能设备。
2、加强对化工企业的改革与管理。
石化企业由于其特殊性质，大部分为国有企业，长期以来的粗放式生产和经营，是造成资源浪费、环境污染的重要原因。
（1）推进企业重组。
建立分工明确的国有资产管理、经营和监督体制，强化对国有资产经营主体的外部监督。
我国石油和石化两大集团的重组，对减少重复建设、推动石油和化工行业的自由化竞争起到了一定作用。
根据目前的情况，可以建若干个规模小一些的石化公司，把两大集团所属的各个工程公司、研究院独立出来，所属的大专院校划归地方或教育部门，并允许大型和新兴公司发展和组建其下游销售网络，在政府宏观调控下进行有序的竞争。
（2）加强企业环境管理。
在研发治污技术时，企业要坚持自研与引进相结合，要走产学研协作攻关之路。
在治污中，从"
三废"
中提取有用资源进行综合利用。
化工行业应始终把环境保护作为进行实施可持续发展战略来抓，制定《环境保护管理制度》，明确各部门、车间以及有关人员的环保责任，环保管理可以实行经济责任制，环保工作与各部门各车间的工资奖金挂钩，从工资总额中提取一定百分比作为环保管理考核。
还应努力贯彻ISO14000环境管理标准，争取ISO14000环境管理标准的国际认证。
（3）发展清洁生产。
使用无毒、无害、难挥发、不易燃、惰性强的原料，从源头上控制污染问题；
开发耗能少、效率高、污染小的工艺和设备；
搞好过程的余热回收和副产品的回收利用，减少化工过程的能耗和物耗；
开发用水量小的工艺；
进行包装革命，推行绿色包装形式和材料，减轻由此带来的白色污染；
加强高效末端治理设备工艺的开发，在全过程控制的同时，加强末端治理，减少废水、废气、废渣、废热的排放；
建立相应管理机制，加强危险化学品的管理，保证化工产品的使用安全，及时回收处理失效化学品；
建立系统的回收机制，及时回收散落失效的化学品。
3、建立化工生态园区。
"
十一五"
期间，国家将在原有的化工园区继续扩建的同时，在临海、临江或资源丰富的地区建设一些国家级或省级化学工业园区。
对于化工生态园区的建设，主要有以下几方面措施建议:
（1）充分利用已有的大型化工基地。
以这些基地为基础，按照化工生态园的要求拾遗补缺，从充分利用资源、治理环境污染的角度出发，进行新的规划和设计，可以使原有设备、公用基础设施等都能得到很好的利用，提高效率。
（2）做好环境和经济效益都不好的工厂的调整。
对于配套设施不完善、规模不经济、环境污染问题严重的小型炼油厂、化肥厂、碱厂、农药厂等必须进行清理整顿，按照生态、经济、环境效益的指标进行综合评价，对达不到要求的予以关停。
对地理位置优越，又有自己的技术，具有发展前景的企业，可重新规划，促进发展。
（3）注重发挥比较优势，避免一哄而起，无序发展。
要摒弃过去那种小农经济追求自给自足的思想，避免一哄而起、遍地开花，应从区域、全国乃至世界的高度认识建设化工生态园的意义和作用，注意发挥各地区的比较优势。
比如煤炭资源丰富的地方可以发展煤化工，石油资源丰富的地方可以发展石油化工，粮食资源丰富的地方可以发展粮食化工，形成区域特色，发挥比较优势，进入良性发展的轨道。
（4）打破行业地区的界限，积极开展部门和地区间的合作。
（5）充分利用资本市场，开辟新的资金来源渠道。
石油和化学工业是资金技术密集型产业，开辟多种多样的资金来源渠道十分必要。
化工生态园区的建设，所需资金可以通过资本市场来实现。
如果是成熟的项目，可以通过上市融资，如发行股票、债券等；
如是高新技术项目，可以通过风险投资来募集资金。
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