热集成大作业

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1、化工过程分析与合成大作业(甲醇制丙烯过程换热网络设计)贾锦波31201023671、提取流股根据所给的流程图和aspenplus源文件，将原有换热网络打破，提取生产过程中需要换热的冷热物流。在提取前，需先在流程图中为必要的流股进行编号，编号结果如下图绿色数字所示：之后将过程流股与塔设备物流分别提取。制表如下：（注：过程流股由“MTP流程详图-换热网络.jpg”得到，塔设备流股由“DZY.bkp”得到）流股编号（始-末）初始温度/℃目标温度/℃流股类型HeatDuty/kW2-351.3275冷流股820194-5480190热流股-552566-772.8

2、50热流股-59478-983.550热流股-1417210-1187.550热流股-1352612-1396.230热流股-1255214-15387.8155热流股-3491316-174420热流股-613018-1914630热流股-19740.220-21103.930热流股-4961.222-2388203冷流股20429.824-2530.4-35热流股-1157026-27-4030冷流股354628-2937-40热流股-385130-31106.2285冷流股2366732-3336.2106.6冷流股4260.734-3526.196

3、.1冷流股1838436-37167.160热流股-105538-39166.260.3热流股-600.840-4160.140热流股-262.742-4353.640热流股-74644-4573.6163.4冷流股1709246-478850热流股-77712.348-495030热流股-8263过程名称初始温度/℃目标温度/℃流股类型HeatDuty/kWT1-TOP109101热流股-29762T1-BOTTOM145.9146冷流股32542T2-TOP7867.1热流股-14723T2-BOTTOM158.2169冷流股28249T3-TOP33

4、.920.8热流股-14967T3-BOTTOM103.6105.3冷流股13841T4-TOP-36.5-40.3热流股-6440.3T4-BOTTOM46.947冷流股9014T5-TOP53.352.8热流股-70859T5-BOTTOM62.462.7冷流股71145T6-TOP-70.5-92.4热流股-272.6T6-BOTTOM-9-8.6冷流股278T7-TOP-33.6-33.7热流股-1595.2T7-BOTTOM-10.8-9.6冷流股1517T8-TOP90.274热流股-22106T8-BOTTOM154.2166.8冷流股873

5、2T9-TOP110.4108.9热流股-1086.5T9-BOTTOM165.2169.8冷流股17291、确定能量目标将换热流股输入ASPENENERGYANALYZERV8.6软件，选用的公用工程如下图所示：图2.1公用工程选用确定最小夹点温差：最小温差对于换热网络是至关重要的，温差选择较大，则会使得高品质的能量损耗，温差选择较小，则会使得传热面积无限大，使得设备的投资费直线上升。不断改变夹点温差，计算换热网络的总投资，得到趋势图。图2.2总投资随最小传热温差变化曲线图如图所示，在最小传热温差为6摄氏度时总投资达到最低，故选用6度作为后续设计的最小传

6、热温差，并作出组合曲线和总组合曲线图分别如下。图2.3冷热物流的组合曲线图和总组合曲线图由此可见，全工艺过程中有较大能量可以回用，另外，可选用多级公用工程，以更好的实现能量目标。图2.4自动匹配多级公用工程的总组合曲线图同时，可从中得到夹点温度为：热流股125℃，冷流股119℃。此外，能量回用目标也可由软件自动计算得出：图2.5能量回用换热网络设计的Targets1、换热网络设计3.1初选换热网络利用AspenEnergyAnalyzerV8.6软件可推荐数十个换热网络，将计算得到的一系列换热网络与能量回用目标进行比较，计算结果如下表所示：表3.1推荐换热

7、方案比较最终依据总花费最小原则，选定换热网络，并进行自动优化，如图4.2所示：图3.1初选换热网络3.2换热网络能量分析初选的换热网络虽可行，但显示夹点后可发现，存在不少能量利用不合理的地方，如：图3.2显示夹点和回路的初选换热网络1、有冷流股在夹点以下使用了热公用工程（如换热器E-147、E-166）.2、还存在有冷热流股跨夹点换热的情况，如换热器E-179等。以上两种情况都会增加公用工程的用量，应尽量避免。3、在该网络中，有大量的回路存在，如换热器E-121与换热器E-179所构成的回路（图中黄线所示），这将徒然增添换热器数量，在经济上并不合理。3.3

8、换热网络优化以最小公用工程用量为目标，并尽可能减少换热器数量1、尽