全国化工大赛-恒逸石化杯-中安联合年产9万吨醋酸乙烯项目5-6附录六：换热网络设计与节能说明.doc

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中安联合煤化分公司

年产9万吨醋酸乙烯酯项目

换热网络设计与节能说明

指导教师：王余杰、周阿洋、马田林、冯建华、陈纲领

团队成员：宋丹慧、石阳、陈瑞瑞、常学仁、虞泽耀

滁州学院一“醋”而就团队

目录

18539_WPSOffice_Level1第一章、换热网络的设计 1

18567_WPSOffice_Level21.1夹点技术与AspenEnergyAnalyzer 2

10819_WPSOffice_Level21.2换热网络设计方法 3

18567_WPSOffice_Level31.2.1流股信息汇总 3

10819_WPSOffice_Level31.2.2公用工程规格的选取 4

9746_WPSOffice_Level31.2.3确定最小传热温差 4

29778_WPSOffice_Level31.2.4醋酸与乙烯反应车间热量集成 8

5759_WPSOffice_Level31.2.5CO2富集车间热集成 11

21345_WPSOffice_Level31.2.6VAC精制车间热集成 12

5102_WPSOffice_Level31.2.7全流程热集成 14

9746_WPSOffice_Level21.3换热网络释义 15

29778_WPSOffice_Level21.4Aspen模拟示意图 18

18567_WPSOffice_Level1第二章节能技术 20

5759_WPSOffice_Level21、双效变压精馏 20

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第一章、换热网络的设计

随着国家对于节能环保的要求不断提高，对装置进行优质的节能设计是现代一流化工企业的责任与优势。纵观整个装置，产热量多，温位较低易造成浪费，给节能设计与能量利用高效的设计效果。

节能设计方面利用工艺用能三环节模型，按照减少过程，从整个系统的角度使用能量，抓住优化匹配的机会，减少不可逆性；同时注意多次使用能量，减少传热温差，强化传热系数；做到高能高用，低能低用；同时在管理层面上设立节能委员会等方面提高能量利用效率；依据以上原则对本套9万吨/年醋酸乙烯装置从能量消耗分析过程反推能量利用过程的设计。

本项目组节能降耗主要体现在以下几个方面：

（1）基于夹点技术及AspenEnergyAnalyzerV8.4设计换热网络从而最大化利用厂区能量，减少公用工程耗量、设备投资及操作费用。

（2）本项目在醋酸乙烯精制工段，采用变压双效精馏技术，实现两塔之间的热联合，降低了塔顶冷凝和塔底再沸的负荷。

（3）采用先进的变压吸附技术分离二氧化碳（CO2），减少了分离的能耗。

（4）在装置热工艺物流的冷却上，本项目采用梯级冷却的方式，提高用能效率，减少公用工程用量。

换热网络设计概述

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。合理的把冷热物流匹配在一起，充分地利用热物流去加热冷物流，提高系统的热回收能力，尽可能地减少公用工程（如蒸汽、冷却水等）辅助加热和冷却负荷，无疑将提高整个过程系统的能量利用率和经济性。

本项目组以夹点技术为基础，利用AspenEnergyAnalyzer进行换热网络模拟，最大化的利用厂区能量，减少公用工程用量，合理优化并确定出具有较小或最小的设备投资费用和操作费用，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。

1.1夹点技术与AspenEnergyAnalyzer

夹点技术从整个过程系统出发，选用年总费用最低、设备投资费用最少、热量回收率最大，换热器数目最少等作为经济目标函数，通过综合分析设备投资费用，项目操作费用，确定流程最小传热温差，采用组合温-焓曲线或问题表法得出夹点温度，从而确定最小加热公用工程量及最小冷却公用工程量，通过夹点设计准则找出流程中不合理的换热过程及换热设备进行改进，从而使换热网络达到最优。

AspenEnergyAnalyzer为AspenOne工程的能量分析模块，目的为帮助用户实现热集成及换热网络的优化，运用换热网络概念设计功能强大的工艺设计包，提供了夹点分析和换热网络优化的环境，主要基于夹点技术应用AspenEnergyAnalyzer进行换热网络的合成与优化。

换热网络设计主要步骤为：

（1）确定公用工程情况；

（2）确定换热网络流股，利用流股数据做出流股的组合温焓图及总组合曲线；

（3）确定最适宜的最小传热温差；

（4）构建和优化换热网络。

1.