全国化工大赛-恒逸石化杯-浙江宁波达沃斯公司年产三十万吨醋酸酯附录3-换热网络设计说明书.docx

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设计团队皖西学院无人生还团队指导老师王小艳团队成员刘永振张启辉张文徐沛思李瑞新2019“

设计团队皖西学院无人生还团队

指导老师王小艳

团队成员刘永振张启辉张文徐沛思李瑞新

2019“东华科技-恒逸石化杯”

第十三届大学生化工设计大赛

江西省上高县达沃斯公司年产三十万吨醋酸乙酯

皖西学院

概述

本项目是为江西省高县达沃斯公司三十万吨每年醋酸乙烯酯技术改造项目，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，可以尽可能的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。

从整个工艺来看，本项目需要大量的公用工程，冷公用工程包括冷却水，空气，热公用工程包括175℃的蒸汽和其他温度。

冷公用工程来源于本项目厂区的循环水站和冷冻站，热公用工程来源于本项目厂区的蒸汽系统。

为充分集成过程中的热量，本项目充分利用温差小的流股，通过改变蒸汽温差位使原本不能换热的流股有换热的可能，提高了可回收能量的比率，实现了较大程度的节能。

工艺流股提取

3．换热网络的设计和优化

3.1初步夹点分析

将上述流股数据输入到软件AspenEnergyAnalyzer8.4中，分析经济效益与最小传热温差的关系，拟合出总费用与最小转热温差的关系曲线如下图所示：

得到的冷热物流的组合曲线如下图所示

3.2内部经济参数的优化

换热网络是根据操作费用和设备费用最小来评估其可行性的，但是软件中换热器设备投资估计是不合理的，如果按照普遍的单壳程式换热器，AspenEnergyAnalyzer拟合费用公式为：

cosT=a+bAe

原始参数为：

Cost=104+800A0.8

我们根据初步夹点分析得到的7.5℃最小温差初步设计并换热网络，根据换热网络的设计结果，我们发现本项目换热器换热面积均偏小，运用默认的拟合公式会有很的误差。

通过查文献，我们得到优化后的换热器设备投资拟合公式:

COST=Cz(a+βPδAγ)

其中a、β、δ、γ为拟合常数，由参考文献提供值，中是修正系数，可以理

解为材料加工和运输费用，CE为材料费用，P为设计压力，A为换热器面积。

选择换热网络设计结果的比较大的换热面积进行EDR设计校核，并对本项目材料价格进行市场调查,代入文献公式计算成本。再对所得到的结果对软件内公式进行拟合，将软件内公式参数调整为:

COST=8000+380A0.8

结合我们EDR的设计结果，此公式误差相对较小，并对公用工程的费用进行了校对。

3.3换热网络的设计优化

参数修改后，分析经济效益与最小传热温差的关系，拟合出设备费用，操作费用与最小传热温差的关系如下图

换热网络设计的自由度较大，往往会推荐许多方案，但是合理的换热网络需要经过筛选与优化。在设计换热网络时，需要考虑工艺流股的的可能性设，同时还要将设备费用等因素也考虑进去，以便获得最为合理的换热网络。为简化换热网络，将流股分流设置。下面为软件的推荐设计。

换热网络中存在loop，在实际操作中，一般不能有loop回路的存在，故应该删去负荷或者换热面积较小的换热器，将其合并到换热器，打破回路，减少换热器数目。再通过path通路来调节换热量，使换热器的热负荷得到松弛，甚至减少换热器数目。另外，相距较远的物流间换热会使

管路成本增大，增加设备投资，且操作不稳定，此类换热器需要删除。所以经过优化的换热网络如图

3.4优化设计后的合辑