较大能量回用的换热网络设计

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1、年产55万吨对二甲苯项目——较大能量回用的换热网络设计浙江大学怦然心动团队李盛巧、喻虹羽、王挺、王啸、蓝佳龙扬子石化年产55万吨对二甲苯项目较大能量回用的换热网络设计附录三浙江大学怦然心动年产55万吨对二甲苯项目——较大能量回用的换热网络设计目录一、换热网络设计概述-1-二、工艺流股提取-2-三、确定能量目标-3-四、较大能量回用的换热网络设计-5-五、分隔壁塔的节能效果分析-8-六、热泵精馏的节能效果分析-10-6.1利用热泵精馏节约冷热公用工程-10-6.2利用热泵精馏改变组合曲线以增大能量回收-12-

2、七、总结-13-一、浙江大学怦然心动年产55万吨对二甲苯项目——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扬子石化设计一生产对二甲苯（PX）的分厂，运行成本是其中一个很重要的考核参数，其中很重要的一部分是公用工程的消耗。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的集成和最大化利用，减少公用工程的消耗。本项目采用甲苯甲醇烷基化制取对二甲苯工艺，该工艺由三苯分离工段、甲苯甲醇烷基化工段、甲苯歧化及烷基转移工段、异构化工段四个工段组成。从整个工艺流程来看，本项目需要较大量的公用工程，包括

3、冷却水、-25℃的制冷系统（冷冻盐水）两个等级，而热公用工程主要用于流股的预热及塔釜的再沸器加热等过程，所使用的热公用工程为1.4MPa、325℃的低压蒸汽、4.3MPa、425℃的高压蒸汽及加热炉所燃烧的燃气。冷公用工程使用本项目厂区内的循环水站及冷冻站产生，热公用工程集成厂址所在地的南京市化学工业园区的蒸汽系统。为了充分集成过程中的热量，本项目采用了分隔壁塔等设备及热泵精馏等技术。分隔壁塔通过汽、液相的互逆流动接触而直接进行物料输出和能量传递，是一种经典的内部热耦合精馏节能技术。它将两座分离精馏塔结合为

4、一座，在进行物料集成的同时减少了冷凝器与再沸器的数目，节约了冷热公用工程的用量，减少了能耗；热泵精馏充分利用了温差小、跨夹点传热的精馏塔，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。-14-年产55万吨对二甲苯项目——较大能量回用的换热网络设计一、工艺流股提取过程流股的提取如下：表2.1工艺过程物流信息表中间过程流股流股过程进口温度/℃出口温度/℃加热器名称HeatDuty/kW102To10348.97120H-1015164.19204To2059

5、4.88379.06H-20112113.5207To208379.0625H-20314546.4212To21325.4100H-2041266.68303To30496.4384.23H-30157563.5305To306384.2350H-30263372.5318To3193580H-303727.173308To30935100H-3046771.7314To315161.325H-3053003.34417ToPRO-PX167.4350E-4041571.75409To41067.2937

6、3.54E-40116323.5412To413376.7625E-40218372.9415To4165140E-4032433.44418ToPRO-PX1146.3650E-4054569.14421To422144.71144.2E-40616899.31419To420218.72175.15E-40784615.56424To425167.46168E-40784615.56表2.2塔设备物流信息表塔设备流股过程名称进口温度/℃出口温度/℃HeatDuty/kWT-102-TOP86.4386.

7、2426473.4T-102-BOTTOM165.07166.8328190.6T-101-TOP146.72146.3832577.5T-101-BOTTOM188.04188.9832105.5T-201-TOP73.55-42724.43T-201-BOTTOM135.41146.073130.92T-301-TOP69.65493160.78T-301-BOTTOM116.61116.973717.76T-302-TOP86.21202823.7T-302-BOTTOM135.62136.69612

8、7.39T-402-TOP89.14101477.07T-402-BOTTOM162.09162.571901.4T-303-TOP87.6986.7546205.6-14-年产55万吨对二甲苯项目——较大能量回用的换热网络设计T-303-BOTTOM161.14161.345359.8一、确定能量目标将上述工艺流股信息输入到AspenEnergyAnalyzerV8.0，其中排除的几个流股不输入，使得组合曲线便