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独山子石化年产5800吨甲硫醇项目换热网络设计

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独山子石化年产5800吨甲硫醇项目换热网络设计

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南京理工大学N5-

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南京理工大学N5-

第一章概述

在现代化学工业生产过程中，能量的回收和再利用有着极其重要的作用，换热的目的不仅是为了改变物流温度使其满足工艺要求，而且也是为了回收过程余热，减少公用工程消耗。在大型过程系统中，一些物流需要被加热，一些物流需要被被冷却，将这些物流合理地匹配在一起，充分利用热物流加热冷物流，提高系统的热回收能力，尽量减少蒸汽和冷却水等辅助公用工程的耗量，可以提高系统的能量利用率和经济性。合理有效的解决物流间换热问题，设计如何确定物流间匹配换热的网络结构及及相应的换热负荷分配，热集成网络的分析与合成，本质上是设计一个由热交换器组成的换热网络，使系统中所有需要加热和冷却的物流都达到工艺流程所规定的出口温度，使得基于热集成网络运行费用与换热设备投资费用的系统总费用最小。

AspenEnergyAnalyzer软件是Aspen公司研发的一款用于换热网络能量分析的软件，它采用的是夹点技术，可以对换热网络进行全方位的分析与计算。一般是先找出最小公用工程消耗，即先设计能量最优的换热网络，然后再采取一定的方法，减少换热单元数，从能量和设备数上对换热网络进行调优。同时兼顾过程系统的安全性、可操作性、对不同工况的适应性和对环境的影响等非定量的过程目标。

通过AspenEnergyAnalyzer的自动导入功能以此来提取Aspen总流程中换热物流信息，对比流程中的物流数据并进行检查，将提取有差异的信息输入至换热网络中。在本次流程中，切除那些热量很少即明显不需要换热，或者温度太高只能用加热炉加热的流股，以降低软件运行的负荷，提高软件的计算效率，同时也有利于最有换热网络的实现。

本项目为独山子石化设计对一含硫工业废气源深度脱硫并予以资源化利用的分厂，制造成本是一个关键的考核参数，其中公用工程的消耗占了很大的一部分。运用夹点技术对流程进行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，从而减小公用工程的消耗。

为了充分集成过程中的热量，本项目还应用了热泵精馏技术。热泵精馏技术充分利用了温差小、跨夹点传热的精馏塔，通过改变蒸汽温位使原本不能换热的流股有换热的可能，从而提高了可回收能量的比率，实现了较大程度的节能。

本项目具体可分为MDEA脱硫工段、产品生产分离与精制工段、低烃氢气回收工段。

第二章工艺流股提取

原始流股信息如下：(不含热泵精馏)

表1工艺过程流股信息表(不含热泵精馏)

过程流股

进口温度/℃

出口温度/℃

能量/kW

S15_To_S16

360

30

479.8241

S27_To_S29

113.7298

300

37.5267

S34_To_S5

89.61308

0

2420.445

0116_To_0117

102.9862

35

1770.161

S33_To_S10

121.4739

102.7119

497.4363

0332_To_0333

-104.345

25

2572.81

S31_To_S39

122.7382

25

228.5018

0305_To_0306

147.9568

40

2938.286

0308_To_0309

85.07755

40

1207.946

0310_To_0312

71.70959

-15

2567.529

0302_To_0304

37.44522

40

66.26971

0326_To_0330

62.31001

-25

6031.695

S4_To_0114

65

84

497.4321

0108_To_S8

33.30957

65

824.2897

0124_To_0125

0

84

184.9184

S37_To_S32

74.01257

40

33.00884

S2_To_S3

0

35

900.8501

S12_To_S14

84.25335

360

239.1859

表2塔设备流股信息表(不含热泵精馏)

设备号

加热器位置

进口温度/℃

出口温度/℃

能量kW

T0102

TOP

120.4372

115.7996

9641.652

T0102

BOTTOM

121.4739

121.7426

12054.16

T0303

TOP

79.39625

90.68996

9441.195

T0303

BOTTOM

-109.4

-121.561

845.5626

T0304

TOP

13.3306059

-2.4239002

24846.652

T0304

BOTTOM

58.12451

62.31001

24024.04

将上述流股数据输入到软件As