低温甲烷洗工艺中制冷循环的设计与节能研究.pdf

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1、化工设计通讯第３９卷第６期·０４·ChemicalEngineeringDesignCommunications２０１３年１２月低温甲烷洗工艺中制冷循环的设计与节能研究李国栋，张述伟，李燕，管凤宝（大连理工大学化工学院，辽宁大连　１１６０２３）摘要：低温甲烷洗工艺的冷量是由以产品气CO为工质的制冷循环所提供的，能量消耗很大。为了节省能耗以增加工艺的经济性，通过模拟计算对制冷循环进行分析研究，并根据工艺中制冷的需求与能耗的关系确定了较优的设计参数。同时，精馏塔与制冷系统的关联较为紧密，合理的设计可以降低制冷系统的能耗。关键词：低温甲烷洗

2、；制冷循环；精馏塔；设计；节能中图分类号：TQ０２５畅４；TB６６２　　文献标志码：A文章编号：１００３‐６４９０（２０１３）０６‐００４０‐０４DesignandEnergy‐SavingResearchofRefrigerationCycleSysteminLowTemperatureMethane‐WashingProcessLIGuo‐dong,ZHANGShu‐wei,LIYan,GUANFeng‐bao(TheChemicalEngineeringCollegeofDalianUniversityofTechnology,

3、DalianLiaoning１１６０２３,China)Abstract:Thecoolingcapacityofthelowtemperaturemethane‐washingprocessisprovidedbytheproductgasCOastheworkingmediumintherefrigerationcyclingsystem,andtheenergyconsumptionislarge.Tosaveenergytoincreasetheeconomicbenefitsoftheprocess,afteranalyzin

4、gandstudyingtherefrigerationcyclebysimulation,theoptimumdesignparametersaredeterminedaccordingtothetechnicalrequirementsandenergyconsumptioninrefrigeration.Inthemeantime,therelationshipbetweendistillationtowerandrefrigerationsystemissoclose.thereasonabledesigncouldreduc

5、etheenergyconsumptionintherefrigerationsystem.Keywords:lowtemperaturemethane‐washing;refrigerationcycle;distillationtower;design;energy‐saving较大。所以，需要对制冷循环的相关单元合理设0引言计，既要满足工艺上对冷量的需求，又要尽量节煤制合成气是洁净煤技术的重要组成部分，省能源。经过净化分离后，H２、CO有着广泛的工业用［１］1低温甲烷洗工艺流程简介途。低温甲烷洗工艺是一种深冷分离CO／H２的工艺

6、方法，以CO在冷液体甲烷中具有很大的本研究中原料气进气压力为３５bar（１bar＝溶解度而呈现出优越性，可获得高纯度的H２和０畅１MPa；下同），温度３５℃，摩尔流量１６７４CO，具有回收率高、处理量大、工艺成熟、耗kmol／h，含有４畅７２％的CH４，具体成分如表１。［２，３］能较大等特点。表１　原料气组成％低温甲烷洗工艺是典型的深冷工艺，深冷工组分COH２CO２N２CH４H２SAr艺一般通过气体节流和气体对外膨胀做功来获取摩尔分率３３畅６４６１畅４１０畅０００畅１０４畅７２０畅０００畅１３［４］冷量。低温甲烷洗工艺使用以分离产品C

7、O为制冷介质的压缩制冷循环对其进行冷量补充，制低温甲烷洗工艺一般由甲烷洗塔、气提塔、［５～７］冷循环是低温甲烷洗工艺的主要耗能环节且耗能精馏塔、制冷循环几部分组成，本文根据原收稿日期：２０１３‐１０‐１２作者简介：李国栋（１９８９－），男，河南濮阳人，大连理工大学化工学院化学工艺专业在读研究生，从事化工过程模拟与优化研究。第６期李国栋等：低温甲烷洗工艺中制冷循环的设计与节能研究·１４·料气实际情况对一些分离单元做一定的修正，其使用制冷系统的预估参数对全流程进行了初工艺流程如图１。步模拟，完成分离要求后，制冷循环中的压缩机K１、K２总功

8、耗约４０００kW，是整个工艺中的主要耗能单元，则工艺方面的节能研究要以此为着眼点。因此，选择与制冷相关的模块建模分析，用通用模拟软件的灵敏度分析等工具计算各部分的性能，并做进一步综合分析。2畅1工艺对制冷的要求工艺中有两