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年产25万吨醋酸乙烯酯项目换热器网络设计说明书

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——三峡大学系统警告团队——

换热网络设计说明书

换热网络设计说明书

目录

TOC\o1-3\h\z\u较大能量回用的换热网络设计 3

一、换热网络设计概述 3

一、 换热网络设计 3

三、 确定能量目标 5

四、 换热网络设计 10

五、 热泵技术分析 12

六、 双效精馏分析 14

七、 总结 16

较大能量回用的换热网络设计

一、换热网络设计概述

本项目为中石化广西分公司设计的年产25万吨醋酸乙烯酯装置，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AspenEnergyAnalyzerV10.0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。

本项目采用乙烯氧化法制醋酸乙烯酯工艺。其中冷公用工程包括冷却水和冷冻液，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高压蒸汽和中压蒸汽和电。冷公用工程集成厂址所在地的钦州化工厂区内的循环水站及冷冻站，热公用工程同样集成扬子石化厂区内蒸汽系统和电站。

为了充分集成过程中的热量，本项目采用双效精馏技术和热泵技术。双效精馏技术利用了高压精馏塔塔顶冷凝器的高品位热源，通过该热源与常压（低压）精馏塔塔底再沸流股换热，节省了公用工程的用量，从而实现节能的目的。

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。

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0113_To_0115，负荷仅有3.14×104kJ/hr，明显与其他流股不在同一数量级上，不参与换热网络设计。相同情况的还有0105_To_0116（2.94×106kJ/hr）、0113_To_0115（3.14×104kJ/hr）、0407_To_0406（3.66×106kJ/hr）等。

删除反应器R0101的热负荷，采用中压蒸汽加热，而其他流股均不需要高压蒸汽加热，成为相对独立的一个系统，且不参与换热网络设计，降低换热网络复杂程度。

删除压缩机级间换热和出口流股换热，0203_To_0204，0411_To_0413，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。

删除无法参实现匹配的流股，如0213_To_0214。

以0213_To_0214为例，说明该步骤原因。因0213_To_0214没有能与之匹配的流股，选择用加热炉的高温尾气加热该流股，具体原因见表2-1。

表2-10201_To_0202流股匹配分析表

流股信息

进口温度/℃

出口温度/℃

说明

0213_To_0214

84.00

55.00

换热管线过远，不经济

0218_To_0219

86.00

60.00

换热管线过远，不经济

0216_To_0217

88.00

60.00

换热管线过远，不经济

通过上述操作，得到冷热流股信息如下，列于表2-2和表2-3中：

表2-2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/℃

热焓/kJ/h

0105_To_0116

177.01

180.00

2.72E+07

111_To_0112

55.26

120.00

1.86E+08

0113_To_0115

218.02

120.00

3.24E+05

0118_To_0202

180.00

20.00

3.57E+07

0206_To_0207

17.52

90.00

5.22E+08

0209_To_0210

89.65

108.00

1.33E+08

0213_To_0214

84.09

55.00

9.46E+07

0216_To_0217

87.89

60.00

1.16E+08

0218_To_0219

85.99

60.00

8.26E+07

0220_To_0221

121.49

50.00

8.34E+07

0225_To_0224

121.35

40.00

3.65E+08

0230_To_0232

116.42

40.00

9.17E+07

0237_To_0238

125.31

30.00

4.26E+08