全国化工大赛-恒逸石化杯-中石化年产8万吨醋酸乙烯和11.3万吨醋酸能量集成与换热网络设计.docx

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2019“东华科技-恒逸石化杯”

第十三届全国大学生化工设计竞赛

中国石化集团四川维尼纶厂分厂

年产8万吨醋酸乙烯和11.3万吨醋酸项目

能量集成及换热网络设计

nova5c团队

团队成员：姬续征冯昊何承浩贺腾飞袁子茜

指导老师：杜俊平张建强蔡立芳李亚坤韩光鲁

目录

TOC\o1-3\h\z\u1概述 1

2原始工艺流股提取 1

3原始工艺流股的能耗分析 3

4工艺流程的改进 4

5改进工艺流股的提取和分析 4

6换热网络设计 8

7热泵技术分析 11

8隔壁塔精馏技术分析 12

9节能技术利用总结 14

10总结 15

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1概述

本项目采用新型的醋酸甲酯羰基化制醋酸乙烯路线，直接以川维厂天然气制乙炔过程中产生的合成气以及生产PVC过程中产生的副产醋酸甲酯为原料合成醋酸乙烯并联产醋酸。运行操作成本是一个重要评价参数。原料的预热、精馏等都是非常耗能的过程，会消耗大量的公用工程。

本项目工艺由醋酸甲酯羰基化车间、EDA裂解车间、EDA合成车间三个车间组成。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。为此，我们运用AspenEnergyAnalyzerV8.4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。

通过对本项目工艺流股温位和换热要求的分析，为了尽可能降低系统能耗费用以及母厂可供公用工程的来源，本换热网络需要的冷公用工程包括循环冷却水、空气和冷冻剂，热公用工程包括为125℃的低压蒸汽、175℃的中压蒸汽、250℃的高压蒸汽，均可由厂区公用工程站和冷冻站提供，形成与母厂的公用工程集成。

通过对系统工艺流股的能耗分析，为了尽可能地利用组合曲线平台区潜热，在工艺流程中采用了热泵技术。通过对分离过程各物质物性及分离量分析，在醋酸、EDA、醋酐分离过程中采用隔壁塔精馏技术。可以回收热量35139.4kW，占比28.53%。隔壁塔精馏、热泵的采用消耗了约258.17kW，总计节约能量约34881.23kW。

2原始工艺流股提取

根据所设计的工艺流程的Aspen模拟结果，由AspenEnergyAnalyzerV8.4分析后提取的流股如下表1和表2所示（物流号及设备标号参照[1-全流程模拟（不含热泵精馏、隔壁塔精馏技术、不含换热网络）.bkp]）。表中并不包含反应R0301所需的换热要求，其解决方案在下节工艺流股能耗分析中进一步说明。

表1工艺过程物流信息表（不含节能措施）

过程流股

加热器名称

进口温度/℃

出口温度/℃

热负荷/KW

P0101OUT_To_E0101OUT

E0101

41.11

168

4100

C0103OUT_To_E0102OUT

E0102

416.8

168

3224

C0104OUT_To_E0103OUT

E0103

602.1

168

1920

F0101G_To_E0104OUT

E0104

5

25

22.41

V0101OUT_To_E0105OUT

E0105

110.6

5

2930

P0105OUT_To_E0106OUT

E0106

5

70

978.8

T0101W_To_E0107OUT

E0107

154.5

70

1099

P0301OUT_To_E0201OUT

E0201

119.5

119.3

99.68

P0205OUT_To_E0202OUT

E0202

175.7

180

25.75278

P0206OUT_To_E0203OUT

E0203

139.9

140

54.1

M0203OUT_To_E0301OUT

E0301

55.08

180

426.1

C0301OUT_To_E0302OUT

E0302

184.8

60

886.1

T0301D_To_E0303OUT

E0303

109.2

180

382.5

表2塔设备物流信息表（不含节能措施）

塔位号

换热器类型

进口温/℃

出口温度/℃

负荷/（KW）

T0101

Reboiler

145.9

107

2032.5

T0101

Condenser

55.37

47.13

1017.222

T0102

Reboiler

164.5

168.3

7111.111

T0102

Condens