基于石化企业低温热回收优化的含盐浓水浓缩关键技术研究
发布时间：2020-04-12 22:22
【摘要】：石化企业含盐污水的低成本回用处理是制约我国石化企业实现污水零排放的瓶颈所在。本文在调研国内外污水零排放技术的基础上，提出了利用低温余热作为低温多效蒸发器的驱动热源对含盐污水进行蒸发浓缩处理的新技术，不仅丰富了石化企业低温余热回收利用的途径，同时对石化企业的含盐污水进行了有效处理，为我国石化企业实现节能和减排并举提供新思路。 本文选择两家不同规模的典型石化企业A和B进行调研，了解其含盐污水处理现状、低温余热分布和利用现状。结果发现，，A和B石化企业均有不同数量的含盐污水产生，并且缺乏有效的处理技术而不得不外排；另一方面，A石化企业低温余热主要分布在常减压装置、催化裂化装置、延迟焦化装置和柴油加氢装置，而且有部分热量未被利用，未被利用的低温余热大部分通过冷却水冷却的方式浪费掉；B石化企业已采取了部分低温余热回收利用措施，主要用于气体分馏装置和溴化锂制冷，但低温余热仍有剩余。 在调研分析和理论计算的基础上，系统分析了石化企业低温余热回收利用于多效蒸发器（Multi-effect Distillation，简称MED）浓缩含盐污水的技术可行性。通过建立基于模糊数学的低温余热筛选评价方法，得出催化裂化装置低温热源可以作为低温多效蒸发器的驱动热源，并进一步利用夹点技术设计了相关的换热网络。 通过现场采样，对石化企业产生的含盐污水水质分析表明，电脱盐废水和反渗透浓水是石化企业含盐污水的主要来源；但由于性质不同，电脱盐污水需通过预处理浓缩到一定浓度后才可用低温多效蒸发器处理，而反渗透浓水则可直接进入多效蒸发器。 在多效蒸发系统中，分析了溶液的操作压力、盐浓度和蒸发温度的变化规律，建立了盐浓度—操作压力—最佳换热温度三者的关系模型。并以三效蒸发器为例，分析了操作压力对蒸发过程的影响。结果发现，初始蒸汽压力越高所需要的换热面积越小，但蒸汽用量增大；末效出水浓度不变时，为实现相同的效果，两效之间的理想压力差为35kPa；而初始蒸汽用量不变时，两效间的操作压力差别越大，浓缩比越大。 本文通过热力学建模的形式优化了多效蒸发器系统的各个运行参数对系统的影响，结果发现：效数越高产生的淡化水量和造水比（Gained Output Ratio,简称GOR）越高，而蒸汽用量较低。但是效数越高会导致总投资以及淡化水成本增加，故综合考虑选择6效以下较为合理；在效数一定的MED系统中，随着末效蒸发温度的增加，产生的淡化水量和GOR相应增大；而末效蒸发温度相同时，效数越大GOR越大。但是当浓缩比超过100时，浓液流量变化较小但换热面积也随之提高，故不易选择过高的浓缩比；蒸汽温度越高，换热面积明显降低，淡化水产量增大，但系统的GOR变化较小；在相同效数下，蒸汽压力越高淡化水的产量越高。在相同压力下，随着效数的增加换热面积越大；而在同样效数的MED系统中，蒸汽压力越大，MED系统需要的换热面积越小。 在低温余热回收优化和MED关键参数优化确定的基础上，通过系统动力循环理论提出了低温余热回收应用于驱动多效蒸发器的整套技术。分析表明，温度越高的低温余热源有利于产生更多的蒸汽；系统产生的蒸汽压力越高淡化水产量和GOR越大；换热工质初始温度越高，蒸汽产生量越大，同时系统的热效率也越高；分析环境温度对系统的影响发现，较高的环境温度可以获得较高的循环系统热效率和较低损失，但系统的性能却较低；分析不同换热工质对系统的影响发现，氨水体系作为换热工质在循环体系中可以降低不可逆热损失，而且能够提高热利用率。因此氨水体系是可供选择的换热工质之一。
【图文】：
进 行 重点 分 析 。B 石化 企 业已 有 五十 多年 的 建厂 历 史， 包 括 3 5 0 万 吨 /年 常 减 压 蒸 馏、 1 40 万 吨/ 年 重油 催化 裂万 吨 /年 汽 柴油 加 氢精 制 、6 0 万吨 /年 柴 油 加氢 精 制、 6 0 、 2 5 万 吨 / 年 催 化 重整 、 1 .5 万 标立 方米 /时 制 氢 、 2 万/ 年 酸 性水 汽 提、 2 30 万吨 /年 电 化学 油 品精 制 、2 0 万吨 吨 /年 苯 抽提 、7 万吨 /年 聚 丙烯 、 7 万 吨 /年 MT BE 等装 ， B 石 化 企 业的 低 温 余 热 资源 也 主 要 集 中 在 常 减 压 蒸而 且企 业 近年 来 经过 多 次技 术 改造 ， 低温 余 热 回收 途径 化裂 化 装置 的 低温 余 热资 源 ，通过 0 .6 MP a 、1 0 2 .4 /1 0 4 . 媒水 回 收后 进 行利 用 ，热 媒 水共 分 成 三路 ：吸 收 式 制冷 机 组； 一 路 送至 气 体分 馏 装 置的 低温 余 热回
在 众多 换 热网 络 优化 方 法 中， 以 学者 Li n n h of f 为代 表 的英 国 帝国 技 术 最简 便 、实 用 [ 85 ] ，本 课 题的 网 络优 化 以夹 点 技术 为基 础 。确 定题 表格 法 和 温焓 图法 。 两 种 方法 各 有优 点 ，而 问 题表 格 法计 算 过程 格 法进 对 夹点 进 行 精确 计算 [ 86 ] 。 理论 及 应 用于 低 温余 热 回收 的 必要 性 .1 技 术 理论 分析 方 法最 早 是由 li n n h of f 提出 的较 为 成功 的 换热 网 络 优化 方法 [ 87 -第 二定 律 为 基础 ，以 最 大限 度 的能 量 回收 与 再 利用 为出 发 点， 从 宏 统 中能 量 流 沿温 度 的分 布， 解 决 系 统用 能 的瓶 颈， 获 得 一 个最 优或 。 析方 法 认为 热 量 回收 系统 中 的冷 物 流 和热 物流 直 接换 热 ， 不足 部分 热 回收 达 到最 大 程度 时 ，公 用 工 程提 供 热量 最小 ， 此 时 冷热 物 料差 ΔT mi n所在 的位 置 即为 夹 点[8 8 ] 。夹点 位置 可 以通 过 T- H 图来 描述 ，见
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X78;X74
本文编号：2625243
【图文】：
进 行 重点 分 析 。B 石化 企 业已 有 五十 多年 的 建厂 历 史， 包 括 3 5 0 万 吨 /年 常 减 压 蒸 馏、 1 40 万 吨/ 年 重油 催化 裂万 吨 /年 汽 柴油 加 氢精 制 、6 0 万吨 /年 柴 油 加氢 精 制、 6 0 、 2 5 万 吨 / 年 催 化 重整 、 1 .5 万 标立 方米 /时 制 氢 、 2 万/ 年 酸 性水 汽 提、 2 30 万吨 /年 电 化学 油 品精 制 、2 0 万吨 吨 /年 苯 抽提 、7 万吨 /年 聚 丙烯 、 7 万 吨 /年 MT BE 等装 ， B 石 化 企 业的 低 温 余 热 资源 也 主 要 集 中 在 常 减 压 蒸而 且企 业 近年 来 经过 多 次技 术 改造 ， 低温 余 热 回收 途径 化裂 化 装置 的 低温 余 热资 源 ，通过 0 .6 MP a 、1 0 2 .4 /1 0 4 . 媒水 回 收后 进 行利 用 ，热 媒 水共 分 成 三路 ：吸 收 式 制冷 机 组； 一 路 送至 气 体分 馏 装 置的 低温 余 热回
在 众多 换 热网 络 优化 方 法 中， 以 学者 Li n n h of f 为代 表 的英 国 帝国 技 术 最简 便 、实 用 [ 85 ] ，本 课 题的 网 络优 化 以夹 点 技术 为基 础 。确 定题 表格 法 和 温焓 图法 。 两 种 方法 各 有优 点 ，而 问 题表 格 法计 算 过程 格 法进 对 夹点 进 行 精确 计算 [ 86 ] 。 理论 及 应 用于 低 温余 热 回收 的 必要 性 .1 技 术 理论 分析 方 法最 早 是由 li n n h of f 提出 的较 为 成功 的 换热 网 络 优化 方法 [ 87 -第 二定 律 为 基础 ，以 最 大限 度 的能 量 回收 与 再 利用 为出 发 点， 从 宏 统 中能 量 流 沿温 度 的分 布， 解 决 系 统用 能 的瓶 颈， 获 得 一 个最 优或 。 析方 法 认为 热 量 回收 系统 中 的冷 物 流 和热 物流 直 接换 热 ， 不足 部分 热 回收 达 到最 大 程度 时 ，公 用 工 程提 供 热量 最小 ， 此 时 冷热 物 料差 ΔT mi n所在 的位 置 即为 夹 点[8 8 ] 。夹点 位置 可 以通 过 T- H 图来 描述 ，见
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X78;X74
【参考文献】
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本文编号：2625243
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