GAX循环中氨分离过程的热集成

　　0引言

　　GAX循环是氨水吸收式循环中很大的突破"GAX热集成方法着眼于改善氨水发生压力太高,不易分离,精馏能耗大的缺点Kang等人引入外界废热降低GAX循环发生温度,并提出了三种循环构型,提高了系统的性能系数和分离过程热效率.

　　提高氨分离过程的热集成度是GAX循环研究的核心间题"现阶段氨水吸收式机组产品往往为单效循环,这类机组的研究工作集中在将高温塔釜出料用于预热发生器进料液来提高系统的热集成度.所以,改善单效循环机组的氨分离过程的热集成度才可以实现GAX循环.

　　增设精馏塔中间再沸器的方法是精馏塔节能的重要手段之一.中间再沸器可有效使用品位和价格较低的热源,从而节省操作费用,尤其在再沸器使用高温热源的情况下,费用节省更为显著,而且可以使操作线更加靠近平衡线,增大精馏过程的可逆性,提高热力学效率.中间再沸器作为精馏过程节能的有效方法在改善再沸器热源,利用低品位废热,降低塔盘负荷等研究领域得到了广泛关注.在GAX循环的基础上,本文提出以增设中间再沸器的方法将现有的单效循环机组改进为GAX循环"考察中间再沸器的热交换效率!进出口位置和塔内采出流量对精馏塔操作成本的影响,并对比了增设中间再沸器后,系统的热集成度的变化情况.

　　1模拟条件及计算方法

　　1.1模拟对象

　　图l为本研究模拟对象"图中,PH为进料预热器,MH为中间再沸器,C为冷凝器,R为再沸器"图1(a)为基本工况,没有增设中间再沸器,氨分离过程的高温塔釜出料直接预热进料液;图1(b)为增设中间再沸器的工况,氨分离过程的高温塔釜出料先作为中间再沸器的热源再沸塔内抽出物流,再预热精馏塔进料液.对增设中间再沸器的工况,按中间再沸器物流的抽出和返回位置不同将精馏过程分为三个工况"工况一,抽出板为第三块板,返回板为第四块板;工况二,抽出板为第三块板,返回板为第五块板;工况三,抽出板为第四块板,返回板为第五块板进料.

　　1.2模拟参数

　　模拟对象的工艺条件参照Darwish等人模拟RObur单效循环机组的工艺参数.预热器和中间换热器均为对流换热过程,传热温差设为IK.模拟采用的热力学模型为前人研究工作lv]中已验证过的RK-Soave模型.表1列出了精馏分离过程参数条件.

　　1.3计算方法

　吸收式循环氨水分离过程的热集成分析基于系统的拥分析"精馏过程的内部拥损失为:

　　式中,id为精馏过程拥损失,单位为kw;Qc,QR分别为塔顶热负荷和塔底热负荷,单位为kw;T0代表环境温度,单位为K,本模拟中取值为298.15K,m为各流体的质量流率,单位为kg/h;εi代表精馏塔进出物料的拥值,单位为kJ/kg,定义为: