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年产3500吨牛磺酸项目换热网络设计说明书
目录
TOC\o1-3\h\z\u1.概述 -1-
2.工艺流股提取 -1-
3.夹点分析 -1-
4.三效蒸发分析 -5-
5.换热网络设计 -6-
7-
1.概述
本项目为吉林建龙钢铁设计一座烟气脱硫并资源合理化利用的厂,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。
本项目具体可分为烟气脱硫、碳氨冷却结晶、牛磺酸制备、硫酸铵精制工段。
从整个工艺流程来看,本项目需要大量的公用工程,冷公用工程包括冷却水、冷冻剂,热公用工程包括125℃和150℃的低压蒸汽还有175℃的中压蒸汽。
冷公用工程来源于本项目厂区的循环水站及冷冻站,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,本项目采用了三效蒸发技术,充分利用了蒸发产生的蒸汽,产生循环利用,多次重复利用了热能,显著地降低了热能耗用量,实现了较大程度的节能。
2.工艺流股提取
流股信息如下:(源文件“全流程没有三效蒸发没有换热网络”)
表1换热物流一览表(不含三效蒸发)
物流名称
加热器名称
进口温度/℃
出口温度/℃
能量/kW
GAS1_To_G
E0102
20.00
44.00
2714.69
S6_To_S7
E0104
20.00
44.00
2714.69
S11_To_S52
E0202
24.66
90.00
2495.37
S54_To_V0408_Feed
E0404
100.00
69.86
-2987.52
S75_To_S78
E0403
56.34
58.00
147.22
S64_To_S65
E0402
69.85
90.00
317.08
S20_To_S18
E0302
122.50
150.00
29.07
S21_To_S22
E0304
90.05
4.00
-350.91
S51_To_S44
E0401
23.88
100.00
3658.11
S35_To_S58
E0303
70.66
90.00
14453.80
S4_To_S5
E0103
20.00
6.00
-286.75
L1_To_L
E0101
20.00
6.00
-286.75
V0206_heat
E0203
5.00
4.50
-0.01
R0301_heat
E0305
155.09
150.00
-4557.85
V0207_heat
E0204
90.00
90.50
0.00
塔名称
加热器位置
进口温度/℃
出口温度/℃
能量kW
T0101A
无
/
/
/
T0101B
无
/
/
/
3.夹点分析
将上述流股数据输入到软件AspenEnergyAnalyzer中,分析经济效益与最小传热温差的关系,拟合出投资费用、操作费用与最小传热温差的关系曲线如图1所示,
图1投资费用、操作费用-最小传热温差关系曲线(不含三效蒸发)
再根据这两条曲线得到总费用与最小传热温差的关系曲线如图2所示,
图2总费用-最小传热温差关系曲线(不含三效蒸发)
由图2可知,最小传热温差为20℃时,总费用最小。因此确定最小传热温差为20℃。
设定最小传热温差为20℃后,得到的冷热物流的组合曲线如图3所示,
图3组合曲线(不含三效蒸发)
需要的热公用工程为26.5MW,需要的冷公用工程为25.3MW。
再采用三效蒸发技术,充分利用了蒸发产生的蒸汽,产生循环利用,多次重复利用了热能,显著地降低了热能耗用量,在Aspen中重新模拟全流程,得到新的流股信息,如下表所示:(源文件“全流程含三效蒸发没有换热网络”)
表2工艺过程流股信息表(含三效蒸发)
物流名称
加热器名称
进口温度/℃
出口温度/℃
能量/kW
GAS1_To_G
E0102
20.00
44.00
2714.69
S6_To_S7
E0104
20.00
44.00
2714.69
S11_To_S52
E0202
24.66
90.00
2492.36
S62_To_S76
E0403
69.86
58.00
7077.74
S54_To_V0408_heat
E0404
100.00
69.86
2987.52
S75_To_S78
E0403
56.34
58.00
146.61
S64_To_S65
E0402
69.85
90.00
317.08
S20_To_S18
E0302
122.50
150.00
29.07
S21_To_S22
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