全国化工大赛-恒逸石化杯-长城能源化工37万吨每年醋酸乙烯项目5-换热网络设计.docVIP

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2019年“东华科技-恒逸石化杯”

2019年“东华科技-恒逸石化杯”

第十三届全国大学生化工设计竞赛

HAC酯日可待团队

[马志源王博李文曦董晓阁刘雨缘]

指导老师：龚彦文、朱春山、张巧飞、党丹、刘广宇

长城能源化工分公司

37万吨/年醋酸乙烯项目

换热网络设计

目录

TOC\o1-3\h\z\u能量回收的换热网络设计 2

一、概述 2

二、工艺流股提取 2

三、确定能量目标 3

四、换热网络设计 5

五、总结 6

能量回收的换热网络设计

一、概述

在大型化工过程中，存在大量需要换热的流股，一些物流需要被加热，一些物流需要被冷却。为提高能量利用率，节约能源与资源，需要进行换热网络设计，优先考虑系统中各流股之间的换热，各流股与不同公用工程之间的匹配，以实现最大限度的热量回收，尽可能提高过程的热力学效率，实现更好的系统设计。

本项目是为总厂设计生产醋酸乙烯的分厂。本项目采用乙炔气相法制醋酸乙烯的工艺，由醋酸乙烯合成工段、乙炔分离工段、产品净化工段、醋酸回收工段四个工段组成。乙炔分离和产品净化工段等都是非常耗能的过程，流程中冷热流股均较多，潜在热量可供回收，通过对换热网络的设计，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，从而减少能耗。为此，我们运用AspenEnergyAnalyzerV8.4来进行换热网络设计，并寻找可能节能的措施，以最大限度地降低成本。

本项目需要的冷公用工程包括冷冻水和冷冻液，需要的热公用工程包括低压蒸汽和中压蒸汽，可由园区提供。

为充分集成过程中的能量，本项目采用了热泵精馏和塔的中间换热技术等节能措施。热泵精馏充分利用了塔顶塔釜温差小，具有较大热平台的精馏塔，通过改变流股温位使原本不能换热的流股存在换热的可能，从而提高能量利用率。

通过上述节能措施及热集成技术，本项目节能431.27MW，共需要冷公用工程273.81MW，热公用工程190.12MW，实现了较大程度的能量回收利用。

二、工艺流股提取

工艺流股提取如下：

表2-1工艺过程物流信息表（不含热泵精馏）

工艺流股

进口温度/℃

出口温度/℃

热负荷/kW

0107_To_0108

87.7586811

19012

0140_To_0141

124.685023

40

5291942.676

0130_To_0131

128.930038

20

6324794.777

0128_To_0129

88.9958785

29

8958798.654

0209_To_0210

60.5667601

20

523147.8049

0135_To_0137

116.556495

50

691327.964

0110_To_0111

190

7088

0113_To_0114

-34

1709521.536

0115_To_0116

4

17

2033237.2

0126_To_0127

-19.1281612

25

4363640.074

0118_To_0119

80.6462593

-3034

0202_To_0203

62.1113702

20

4070399.471

0105_To_0106

26.6456776

116.07933742

表2-2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

T0114

Reboiler

83.4

89

3370.374

T0122

Condenser

73.1

66.1

9097.9164

T0122

Reboiler

125.1

128.9

11509.5132

T0124

Condenser

122.4

116.6

4814.82

T0124

Reboiler

134.5

134.6

10303.7148

T0126

Condenser

102.1

83

3183.64272

T0126

Reboiler

124.5

124.7

4106.83212

T0204

Condenser

59.1

49.1

5878.2672

T0204

Reboiler

79.4

79.5

7364.5812

T0206

Condenser

21.7

20.8

240.11298

T0206

Reboiler

57.2

60.6

279.636372

三、确