發(fā)布時(shí)間：2020-08-12 03:13

【摘要】：目前,胺法脫碳技術(shù)是二氧化碳捕集分離工業(yè)應(yīng)用的主流技術(shù),尤其是一乙醇胺(MEA)脫碳,但MEA脫碳再生能耗高的問題是限制該技術(shù)推廣應(yīng)用的主要原因。因?yàn)镸EA再生需要高反應(yīng)焓,其再生能耗在脫碳系統(tǒng)能耗的占比,高達(dá)80%。在MEA再生過程中,大量的冷、熱負(fù)荷分別被用于再生塔頂氣冷凝與再生塔釜液加熱。針對MEA再生能耗高的問題,本課題基于熱泵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),將熱泵技術(shù)應(yīng)用于MEA脫碳系統(tǒng),最大化利用系統(tǒng)再生過程的冷負(fù)荷與熱負(fù)荷,以達(dá)到降低再生能耗的目的。本文首先采用Aspen HYSYS軟件為研究手段,模擬研究常規(guī)MEA脫碳流程。其次,基于夾點(diǎn)分析法,對常規(guī)MEA脫碳系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,利用熱泵跨夾點(diǎn)設(shè)置原則,模擬分析三種常見工業(yè)熱泵集成于MEA脫碳系統(tǒng)的可行性。最后,模擬可行的MEA脫碳系統(tǒng)集成熱泵模型,分析熱泵參數(shù)、熱泵類型對系統(tǒng)再生節(jié)能的效果。模擬表明MEA脫碳系統(tǒng)可集成的熱泵類型為:閉式熱泵與塔頂氣相壓縮式熱泵。本文對這兩種類型熱泵集成于MEA脫碳系統(tǒng)的再生能耗影響進(jìn)行了分析。關(guān)于熱泵類型對MEA脫碳系統(tǒng)集成熱泵的再生能耗影響分析,模擬表明MEA脫碳系統(tǒng)集成R600兩級閉式熱泵的再生冷量節(jié)約率較大,再生熱量節(jié)約率較小;MEA脫碳系統(tǒng)集成塔頂氣相壓縮式熱泵的再生冷量與再生熱量的節(jié)約率相當(dāng)。其中,前者的再生等量耗熱量與再生耗冷量,分別為]5600.38kJ/CO2kg、2882.69kJ/CO2kg;后者的再生等量耗熱量與再生耗冷量,分別為112294.93kJ/CO2kg、8859.1 1kJ/CO2kg。與常規(guī)MEA脫碳系統(tǒng)相比,前者的再生等量熱量與再生冷量的節(jié)約率分別為7%、78%,后者的再生等量熱量與再生冷量的節(jié)約率分別為27%、32%。關(guān)于熱泵參數(shù)對MEA脫碳系統(tǒng)集成熱泵的再生能耗影響分析,模擬表明熱泵參數(shù)對MEA脫碳系統(tǒng)集成閉式熱泵的再生能耗影響作用,具有單一性。制冷劑比熱越大,系統(tǒng)總能耗及其再生能耗的節(jié)能效果越明顯。在條件允許的情況下,中間換熱器冷流進(jìn)口壓力與蒸發(fā)器冷流進(jìn)口壓力值越大,制冷劑流量、分離器低壓級流量比、低壓級節(jié)流器進(jìn)口物流的溫度與低壓級再加熱器物流溫度,這四個(gè)參數(shù)的值越小,MEA脫碳系統(tǒng)集成閉式熱泵再生能耗越低。但是,熱泵參數(shù)對MEA脫碳系統(tǒng)集成塔頂氣相壓縮式熱泵再生能耗的影響較為復(fù)雜,該系統(tǒng)熱泵參數(shù)的再生能耗合成圖,可大致確定系統(tǒng)熱泵參數(shù)的優(yōu)化范圍。關(guān)于MEA脫碳系統(tǒng)集成熱泵的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性能分析,以熱泵類型與熱泵參數(shù)對MEA脫碳系統(tǒng)集成熱泵的再生能耗影響分析為基礎(chǔ),結(jié)果表明MEA脫碳系統(tǒng)集成R600兩級閉式熱泵的熱泵性能,優(yōu)于MEA脫碳系統(tǒng)集成塔頂氣相壓縮式熱泵;后者的經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)于前者。但是,后者大大增加系統(tǒng)復(fù)雜性,對運(yùn)行控制要求更加嚴(yán)格。MEA脫碳系統(tǒng)集成熱泵,需要綜合考慮系統(tǒng)多維度特性,設(shè)計(jì)選擇適合的熱泵類型及其熱泵參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X701
【圖文】：

－）邋＋邋Ｈ２０邐（１－４）逡逑ＭＥＡ脫碳系統(tǒng)流程，如圖１－１所示。該技術(shù)的詳細(xì)原理是經(jīng)過脫硫、脫硝、逡逑水洗與加壓的煙氣１，進(jìn)入吸收塔Ａ與貧液物流２反應(yīng)吸收Ｃ０２，塔頂排出分離逡逑氣體３，塔底富液在富液泵Ｂ１的加壓后于貧富液換熱器Ｃ１與再生塔底流出的貧逡逑液１３進(jìn)行換熱，然后進(jìn)入再生塔Ｄ；再生塔加熱分解還原，塔頂?shù)臍怏w７經(jīng)Ｃ２逡逑冷凝、Ｅ分離，其中分離氣體１０再加工，液體９回流，塔底貧液１１經(jīng)再沸器加逡逑４逡逑

二氧化碳捕集分離系統(tǒng)再生塔滿足上述條件。在蒸餾節(jié)能過程中，最常見的機(jī)械逡逑壓縮式熱泵可分為閉式熱泵、塔頂氣相壓縮開式熱泵、釜液節(jié)流開式熱泵與分割逡逑式熱泵，其中前三種熱泵在工業(yè)上應(yīng)用最多［４５］。其工作原理如圖１－２所示。逡逑胸邋ｒｆＵ邋跑逡逑＾邋４０邋＾邐＾邋ｃｌｂｉｖｌ邋ｉｕｙ逡逑ＷＪ邋ｒＳ邋ｒ邋ｌ邋ｗ；逡逑（ａ）閉式熱泵邋（ｂ）塔頂氣相壓縮開式熱泵（ｃ）釜底節(jié)流開式熱泵（ｄ）分割式熱泵逡逑圖１－２常見熱泵精餾的原理逡逑Ｆ—入口物流；Ｌ一塔頂回流物流；Ｄ—±答頂再生物流；Ｗ＿塔底再生物流逡逑Ｔ１，Ｔ２—精餾塔；Ｅ１—塔頂冷凝器；Ｅ２，Ｅ３—塔底再沸器；Ｃ１邋一壓縮機(jī)；ＶＩ邋—節(jié)流閥逡逑閉式熱泵精餾流程主要由精餾塔、塔頂冷凝器、塔釜再沸器、壓縮機(jī)與節(jié)流逡逑閥組成，如圖ｌ－２（ａ）所示。密閉的工質(zhì)在塔頂冷凝器與塔頂物料換熱蒸發(fā)，經(jīng)壓逡逑縮機(jī)加壓升溫后，進(jìn)入塔釜再沸器加熱釜液，又經(jīng)節(jié)流閥減壓降溫后，再進(jìn)行塔逡逑頂換熱，如此循環(huán)。塔頂氣相壓縮開式熱泵精餾流程主要由精餾塔、塔釜再沸器、逡逑壓縮機(jī)與節(jié)流閥組成，如圖ｌ－２（ｂ）所示。塔頂氣體經(jīng)壓縮機(jī)加壓升溫后進(jìn)入塔釜逡逑加熱釜液，經(jīng)節(jié)流減壓降溫，部分物流塔頂回流，部分物流作為產(chǎn)物采出。釜液逡逑節(jié)流開式熱泵流程主要由精餾塔、塔頂冷凝器、壓縮機(jī)與節(jié)流閥組成，如圖ｌ－２（ｃ）逡逑所示。以一部分釜液為工質(zhì)

ＭｕｍｏｓｈＥｘｔＰｋｇ邐．邐｜邋ＥｘｔｅｎｄｅｄＰｒｏｐＰｋｇＳｅｔｕｐ．．．邋Ｊ邐｜邋Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ．．．邋［邐ｉ邋ｌｍＰｏｒｔ邋！邋１邋＾Ｐｏｄ邋１逡逑圖２－１模型物性方法逡逑Ｑｃ－Ｃ？邐＾逡逑＾邋ｃｏｏｌｅｆ邐ｓＦ邐ｃ0２逡逑ｊ邋Ｌｅａ，，邐Ｇ２Ｓ逡逑ｒ�！狗暹姡浚⑦姡椋簦澹掊义希遥茫伲边娺婂澹蓿叔义线娺婂澹捱姡遥螅纾澹蜇姡撸撸殄义希疲澹澹溴义线姡暨姡模澹眠姟蹂义希蹋澹幔椋簦镥澹宥姡牵幔舆姡妫颍希赃姡赍义希粒猓螅铮颍猓澹蝈义稀姡眩簦觯遥澹忮义希蓿遥澹纾澹睿澹颍幔簦椋铮铄义希蓿荆恚义希粒猓螅铮颍猓澹蜻姡�，Ｃ邋１＂邐—邋ｙＲ邐Ｒｅｏｅｉｉ逡逑Ｐｕｍｐ邐Ｌ／ＲＨｅａｔ邐Ｂｃｔ７ｉｓ逡逑邐＇邐ｅｘｃｈａｎｇｅｒ逡逑Ｐ－ＲＰ逡逑圖２－２常規(guī)ＭＥＡ脫碳系統(tǒng)模型逡逑２．２．３．３吸收塔與再生塔塔板數(shù)的確定逡逑根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)模擬論文，以參數(shù)最為相近的論文為參考，吸收塔與再生塔塔逡逑板數(shù)皆為１0［６５］。本文塔板分析層數(shù)范圍為８－１１。首先，假設(shè)吸收塔與再生塔板逡逑數(shù)相同，進(jìn)行建模，分析不同塔層對其他參數(shù)的影響。逡逑最為明顯的是塔板數(shù)對兩塔塔底操作溫度的影響，如圖２－３所示。逡逑由圖２－３可知，當(dāng)塔板數(shù)為８與９時(shí)，吸收塔的塔底操作溫度相近；當(dāng)塔板逡逑數(shù)為１０與１１時(shí)

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5 張希浩;張姝;;熱泵技術(shù)應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展動向[J];現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè);2017年28期

6 鐘金;;多功能熱泵技術(shù)研究進(jìn)展[J];江西建材;2016年05期

7 劉波;柴琦;和濤;駱楠;何媛;;熱泵技術(shù)及其發(fā)展與應(yīng)用研究[J];民營科技;2016年09期

8 張閩;;國際熱泵技術(shù)發(fā)展趨勢[J];技術(shù)與市場;2015年11期

9 王利人;石樹喜;;風(fēng)源熱泵技術(shù)技術(shù)在峰峰集團(tuán)的應(yīng)用[J];能源與節(jié)能;2012年09期

10 劉濤;;談大型熱泵技術(shù)在熱電廠中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2012年34期

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4 黃煥璋;;新能源的開發(fā)與熱泵技術(shù)的應(yīng)用[A];可再生能源開發(fā)利用研討會論文集[C];2008年

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10 Arup Majumdar;;超低溫?cái)?shù)碼渦旋熱泵技術(shù)[A];全國暖通空調(diào)制冷2008年學(xué)術(shù)文集[C];2008年

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7 中科院院士、中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究員 汪集f

本文編號：2789964