全国化工大赛-恒逸石化杯-宁夏大地化工有限公司年产醋酸乙烯十万吨项目10.能量回收的换热网络设计.docVIP

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宁夏大地化工有限公司

年产醋酸乙烯十万吨项目

换热网络设计

武汉轻工大学天王盖地虎团队

队员：刘恒张浩肖鹏沈博琦肖金燕

指导老师：胡廷平李云雁王尚玉王明明游军杰

目录

12318_WPSOffice_Level1一、概述 1

981_WPSOffice_Level1二、工艺流股提取 2

17212_WPSOffice_Level1三、确定能量目标 4

22718_WPSOffice_Level2合成工段 4

18628_WPSOffice_Level2精馏工段 5

9217_WPSOffice_Level1四.换热网络设计 8

6537_WPSOffice_Level2精馏工段 8

18341_WPSOffice_Level2合成工段 9

25445_WPSOffice_Level2精馏工段 10

20573_WPSOffice_Level1五、总结 11

20083_WPSOffice_Level2合成工段 11

12003_WPSOffice_Level2精馏工段 11

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一、概述

本项目是为母厂设计生产醋酸乙烯的分厂，运行操作成本是一个重要评价参数。原料的预热、产品精馏等都是非常耗能的过程，会消耗大量的公用工程。换热网络是化工工业过程能量回收的重要手段，对化工生产降低能耗有着重要的意义。合理的利用热物流去加热冷物流，减少公用工程辅助加热和冷却负荷，可以能提高整个过程系统的能量利用率和经济性。

本项目采用乙炔生产醋酸乙烯工艺，该工艺由醋酸乙烯合成工段、乙炔回收工段、乙醛精制工段、醋酸乙烯精制工段以及醋酸回收工段五个工段组成。流程中冷热物流均比较多，潜在的热量可供回收，通过对换热网络的设计和优化，可以尽可能地实现流程内部热量的集成和最大化利用，以减少公用工程的消耗，降低能耗。

本项目以夹点技术为基础，利用AspenEnergyAnalyzer进行换热网络设计优化，最大化的利用装置的能量，减少公用工程用量，合理优化并确定出具有最小的设备投资和操作费用，且满足把每个过程物流由初温达到规定目标温度的换热网络。

其主要步骤如下：

1.确定流程中需要换热的冷流股和热流股；

2.利用物流数据做出冷热流股的温焓图和总组合曲线图（GCC）；

3.确定最小传热温差；

4.找出夹点及最小冷、热公用工程用量；

5.构建优化换热网络。

二、工艺流股提取

部分可热集成的过程流股的提取如下（加热器名称为原AspenPlus初始编号）：

表2-1工艺过程物流信息表（不含热泵精馏）

加热器名称

进口温度/℃

出口温度/℃

能量/kW

E-202

95.6

119.8

1289

E-203

119.8

135

216.3

E303

95

79

-216.7

E306

54.5

15

-3.618

E310

118

45

-184.9

E316

63.9

15

-1140

表2-2塔设备物流信息表（不含热泵精馏）

塔名称

换热器类型

进口温度/℃

出口温度/℃

能量/kW

T-201

Condenser

87.6

35.0

-8206

T-201

Reboiler

127.9

128

5309

T-301

Condenser

76.8

38.3

-318.9

T-301

Reboiler

90.5

95.0

980

T-305

Condenser

62.7

54.5

-2036

T-305

Reboiler

85.4

93.5

2500

T307

Condenser

37.0

37.0

-505.4

T307

Reboiler

118

118

600

T-308

Condenser

69.5

63.6

-2645

T-308

Reboiler

142.6

145.2

3000

T-309

Condenser

35.4

20.0

-5156

T-309

Reboiler

148.5

149.7

4079

T-310

Condenser

69.5

63.9

-7334

T-310

Reboiler

77.2

77.2

8500

T304

Heatexchanger

45.9

25

-9.811

R201

Heatexchanger

135

180

4223

三、确定能量目标

合成工段

将上述工艺流股信息输入到AspenEnergyAnalyzerV9.0，选择公用工程的类型及温度，对最小传热温差进行经济评估，获得总费用-最小传热温差关系曲线如图3-1所示。

图3-1总费