全国化工大赛-恒逸石化杯-宁夏能化年产10万吨醋酸乙烯酯项目8.节能优化与换热网络.docxVIP

年产10万吨MMA副产1万吨MAA——异丁烯资源化利用项目节能优化和换热网络

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目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章概述 3

第二章换热流股和公用工程的确定 4

第三章确定能量目标 6

第四章换热网络的设计与优化 11

第五章热泵精馏及双效精馏热耦合节能分析效果 14

第六章节能综合效益分析 18

第七章总结 19

第一章概述

本项目为天津石化分厂年产10万吨MMA副产1万吨MAA——异丁烯资源化利用项目，因原料的预热、产品的降温、精馏塔都是非常耗能的过程，故运行成本是其中一个很重要的考核参数，其中很重要的一部分是公用工程的消耗，通过换热网络的设计和优化，可以尽可能地实现对内部流股热量的集成和最大化利用，减少公用工程的消耗。

本项目采用异丁烯催化精馏制叔丁醇，经氧化为甲基丙烯醛再氧化酯化制甲基丙烯酸甲酯的工艺，该工艺由异丁烯水合氧化工段、甲基丙烯酸甲酯合成精制工段、变压提酸工段共三个工段组成。为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。我们运用AspenEnergyAnalyzerV9软件来进行换热网络的设计，并且寻找可能节能的措施，以最大限度的降低成本。

从整个工艺流程来看，本项目需要较大量的冷公用工程，包括冷却水、-25℃的丙烷和-196℃的液氨制冷系统三个等级，而热公用工程主要用于流股的预热及塔釜的再沸器加热等过程，所使用的热公用工程为0.8MPa、125℃的低压蒸汽、4.0MPa、175℃的中压蒸汽。

所用公用工程来源均来自天津石化的资料和数据分析。冷公用工程使用本项目厂区内的循环水站及冷冻站产生，热公用工程由本项目厂区公用工程站提供。为了充分集成过程中的热量，本项目采用了热耦合精馏在醋酸精馏上节省能量，同时设计全厂换热网络来提高能量集成的效果。

本项目采用热泵技术、热耦合技术、夹点分析技术，节省冷公用工程50.25%，热公用工程29.83%。

第二章换热流股和公用工程的确定

之后开始过程流股的提取过程，其中注意的是需要将中间流股和塔设备的流股分来来看，其中排除几个流股不输入，如R0101使用冷公用工程进行换热产生低压蒸汽，在本项目公用工程统计时依然会考虑这部分冷公用工程。过程过程流股提取如下：

表2-1过程流股物流信息表（不含热泵）

过程名称

进口温度/℃

出口温度/℃

热负荷/[cal/sec]

T0401X_To_E0401OUT

110.6

80

8.46E+04

T0202X_To_E0202OUT

107.3

50

1.78E+05

C0101OUT_To_E0103OUT

230.4

50

1.44E+06

P0301OUT_To_E0301OUT

60.8

2

2.27E+04

T0207S_To_C2H2X

-76

25

2.11E+05

CH3COOH_To_E0101OUT

25

117

1.88E+05

M0101OUT_To_E0102OUT

45.6

140

9.81E+05

表2-2塔设备物流信息表（不含热泵）

塔位号

换热器类型

进口温度/℃

出口温度/℃

热负荷/[cal/sec]

T0402

Condenser

74.1

72.4

1.00E+06

T0401

Condenser

73.6

60.8

4.55E+05

T0201

Condenser

-31.5

-80.9

5.74E+05

T0302

Condenser

22.1

14.2

1.20E+04

T0202

Condenser

25.1

-68.4

5886

T0403

Condenser

114.8

106.7

5.36E+05

T0402

Reboiler

134.7

135.5

1.09E+06

T0401

Reboiler

102.6

110.6

6.22E+05

T0403

Reboiler

135.6

135.9

5.35E+05

T0302

Reboiler

105

105.1

9.18E+04

T0202

Reboiler

93.7

107.3

2.55E+05

T0201

Reboiler

19.9

30.9

3.53E+04

由于设计的异丁烯资源化装置建立在天津石化，因此所需要的公用工程需要确定，根据调查，得到可以使用的公用工程情况如下：

表2-3公用工程物流信息表