能量回收的换热网络设计

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1、常州大学PEC渤海化工集团公司24万吨/年丙烯腈项目—附录~16~PromisingE&C常州大学PEC渤海化工集团公司24万吨/年丙烯腈项目—附录“东华科技—陕鼓杯”第十届全国大学生化工设计大赛渤海化工集团24万吨/年丙烯腈项目附录设计单位常州大学石油化工学院设计团队成员姓名指导教师2016年7月20日~16~PromisingE&C常州大学PEC渤海化工集团公司24万吨/年丙烯腈项目—附录目录能量回收的换热网络设计34.1概述34.2工艺流股提取44.3确定能量目标64.4换热网络设计74.5热泵精馏分析114.6其他节能措施

2、134.7总结16~16~PromisingE&C常州大学PEC渤海化工集团公司24万吨/年丙烯腈项目—附录能量回收的换热网络设计4.1概述本项目是为母厂设计生产丙烯腈的分厂，运行操作成本是一个重要评价参数。原料的预热、产品精馏等都是非常耗能的过程，会消耗大量的公用工程。本项目采用丙烷一步氨氧化生产丙烯腈工艺，该工艺由氨氧化合成工段、急冷吸收工段、丙烯腈精制工段、乙腈精制工段、丙烷回收工段以及四效蒸发工段六个工段组成。流程中冷热物流均比较多，潜在的热量可供回收，通过对换热网络的设计和优化，可以尽可能地实现流程内部热量的集成和最大化

3、利用，以减少公用工程的消耗，降低能耗。为此，我们运用AspenEnergyAnalyzerV8.4软件来进行换热网络的设计，并且寻找可能节能的措施，以最大限度的降低成本。其主要步骤如下：1.确定流程中需要换热的冷流股和热流股；2.利用物流数据做出冷热流股的温焓图和总组合曲线图（GCC）；3.确定最小传热温差；4.找出夹点及最小冷、热公用工程用量；5.构建优化换热网络。本项目需要的冷公用工程，包括冷却水和冷冻液，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。化工园区现有热公用工程为0.23MPa、125℃的低压蒸汽蒸汽、0

4、.9MPa、175℃的中压蒸汽以及4MPa、250℃的高压蒸汽三个等级的蒸汽，并可根据项目需要提供不同品味的蒸汽。为了充分集成过程中的热量，本项目采用了热泵精馏技术。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。通过热泵精馏及热集成技术，本项目节能128.55MW。共需要冷公用工程129.4MW，热公用工程100.6MW。实现了较大能量的回收利用。~16~PromisingE&C常州大学PEC渤海化工集团公司24万吨/年丙烯腈项目—

5、附录4.2工艺流股提取部分可热集成的过程流股的提取如下（加热器名称为原AspenPlus初始编号）：表4-1工艺过程物流信息表（不含热泵精馏）加热器名称进口温度/℃出口温度/℃能量/kWE-0107525220-36690.04E-030116.307321953.51E-030250.00733569.06E-0303109.3320-30366.05E-0304109.335-39536.70E-030571.7720-9396.88E-030668.5720-780.80E-040158.1865856.03E-040265

6、.001051446.53E-0403105.0075-1401.06E-0501112.1155-810.38~16~PromisingE&C常州大学PEC渤海化工集团公司24万吨/年丙烯腈项目—附录表4-2塔设备物流信息表（不含热泵精馏）塔名称加热器位置进口温度/℃出口温度/℃能量/kWT0301BOTTOM109.32109.3367141.60T0302TOP89.0758.18-10818.43T0303TOP25.0212.21-15218.90T0303BOTTOM76.9476.9416959.81T0401TOP

7、25.4125.41-7393.42T0401BOTTOM99.6399.738120.21T0402TOP81.2681.22-1310.55T0402BOTTOM112.50151.263356.38T0403TOP69.7859.40-1481.53T0403BOTTOM163.74164.631615.03~16~PromisingE&C常州大学PEC渤海化工集团公司24万吨/年丙烯腈项目—附录4.3确定能量目标将上述工艺流股信息输入到AspenEnergyAnalyzerV8.4，选择公用工程的类型及温度，对最小传热温差

8、进行经济评估，获得总费用-最小传热温差关系曲线如图4-1所示。图4-1总费用与ΔTmin关系曲线（不含热泵精馏）选择最小传热温差为8℃，得到组合曲线如图4-2所示。图4-2组合曲线（不含热泵精馏）由T-H~16~PromisingE&C常州大学PE