新乡瑞达年产4万吨醋酸乙烯项目可行性研究报告节能优化与换热网络.docx

PAGE22新乡瑞达年产4万吨醋酸乙烯项目物料衡算一览表

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目录

TOC\o1-3\h\z\u一、 1

1、换热网络设计概述 1

2、换热网络设计 1

3、确定能量目标 3

4、换热网络设计 8

5、热泵技术分析 10

6、总结 12

郑州大学烯酯浪团队PAGE\*Arabic12

郑州大学烯酯浪团队

1、换热网络设计概述

本项目为新乡瑞达年产4万吨醋酸乙烯装置，运行成本是该项目的一个很重要的考核参数，而公用工程的消耗又是其中很重要的一部分。通过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集成最大化利用，减少公用工程的消耗。为此，我们运用AspenEnergyAnalyzerV8.4软件来进行换热网络的设计，并且寻找潜在的节能措施，以最大限度的降低成本。

本项目采用醋酸、乙炔常压制备醋酸乙烯工艺。其中冷公用工程包括冷却水和冷冻液等，主要用于冷凝器的冷凝和产品冷却；热公用工程主要用于流股的预热及塔釜再沸器加热等过程，所使用的热公用工程包括低压压蒸汽和中压蒸汽。冷公用工程集成厂址所在地巴陵石化厂区内的循环水站及冷冻站，热公用工程同样集成巴陵石化厂区内蒸汽系统和电站。

为了充分集成过程中的热量，本项目采用热泵技术，充分利用了塔顶塔底温差较小的精馏塔，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。

2、换热网络设计

在进行换热网络设计之前，根据工业生产实际可直接删除部分流股和设备热负荷，简化换热网络设计，说明如下：

删除热负荷明显较小的流股。如T0305_To_0327，明显与其他流股不在同一数量级上，不参与换热网络设计。

删除反应器R0101热负荷。其中反应器R0101用烟道气加热，成为相对独立的一个系统，不参与换热网络设计，降低换热网络复杂程度。

删除压缩机和泵和出口流股换热，压缩机为成套设备，管道内压力较高，流股间换热会使管道费用增加，不参与换热网络设计，使用冷却水冷却即可。

表1工艺过程物流信息表（不含热泵精馏）

过程流股

进口温度/℃

出口温度/℃

能量/kW

kJ/h

0110_To_0111

101.10

150.00

1874.03

6746520

0222_To_0227

-53.24

-10.00

930.32

3349160.73

0328_To_0329

40.3

25

39.22

141197

塔设备流股提取：

表2塔设备物流信息表（不含热泵精馏）

塔位号

换热器类型

进口温度/℃

出口温度/℃

热负荷/kw

T0201

Condenser

85.44

-46.42

4054.10

T0201

Reboiler

123.00

123.39

3775.92

T0202

Condenser

-81.86

-81.90

5120.23

T0202

Reboiler

-78.60

-71.56

2839.89

T0203

Condenser

-78.31

-85.06

165.22

T0203

Reboiler

47.13

57.21

969.66

T0301

Condenser

22.91

21.22

573.06

T0301

Reboiler

66.56

69.35

640.89

T0302

Condenser

62.49

60.81

2425.35

T0302

Reboiler

123.10

123.53

2429.51

T0303

Condenser

37.00

36.94

15357.16

T0303

Reboiler

47.93

47.96

15522.21

T0304

Condenser

25.41

12.06

2077.85

T0304

Reboiler

54.95

55.33

1974.01

T0305

Condenser

33.81

33.58

0.48

T0305

Reboiler

40.26

40.30

273.80

3、确定能量目标

将上述工艺流股信息输入到AspenEnergyAnalyzerV8.4，此时在能量分析器中对最小传热温差进行经济评估，获得总费用-最小传热温差关系曲线如图1所示。

图1总费用-最小传热温差曲线（不含热泵精馏）

图中显示最小传热温差为12.5℃时最为经济，对于化工生产中的实际传热情况，12.5℃的最小传热温差较为合适。本厂流程对于换热器的材质也没有过高的要求，设备基本选用普通碳钢材质，少部分使用不锈钢材质，较小传热温差较为适宜，此时12.5℃的最小传热温差回收能量较多，可以达到节能的目的，同时也不过分小而导致设