基于?分析的CO压缩液化能耗分析及新工艺研究

作     者：汪静 张习文 杨林军 

作者机构：东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：低成本煤化工CO2捕集与压缩技术开发与示范（2021SZD0087） 

主　　题：二氧化碳压缩 工艺 能耗 ?效率 敏感性分析 

摘      要：在各种二氧化碳捕获技术中，有机胺吸收是当下应用最广泛且最可靠的选择。将液化天然气冷能与二氧化碳压缩液化工艺相结合，一方面可以解决液化天然气冷能利用问题，另一方面也可以直接获得液化二氧化碳所需要的低温，降低能耗。提出一种将液化天然气冷能应用于化学吸收法捕集的二氧化碳压缩液化新工艺，采用有机胺吸收捕集到的高浓度二氧化碳原料气，运用Aspen Hysys软件，利用Peng-Robison状态方程，对工艺流程进行模拟。首先探究了传统压缩工艺与泵送压缩工艺的系统性能，发现在泵送工艺下系统单位能耗可由931.65 kJ/kg气源降低到892.61 kJ/kg气源，系统?效率从63.28%上升到63.67%，耗水量从3.84 kg/kg气源降低到3.01 kg/kg气源。在此基础上，对泵送工艺进行优化，根据换热介质串联方式的不同，提出了5种优化流程，在最佳优化流程下，系统单位能耗为892.61 kJ/kg气源，系统?效率从63.67%提高到64.10%，耗水量从3.01 kg/kg气源降低到2.44 kg/kg气源。最后对最佳优化流程进行级间冷却温度、换热介质流量的系统敏感性分析，结果表明，级间冷却温度越低，系统能耗越低，?效率越大，10 ℃时，单位能耗最低为879.5 kJ/kg气源，系统?效率最大为65.5%；换热介质流量对系统能耗影响不明显，但系统?效率随换热介质流量增大而增加，且液化天然气质量流量对系统?效率影响更大，水质量流量为8000 kg/h、液化天燃气质量流量为1000 kg/h时，系统?效率最大为68.91%。