年产10万吨醋酸乙烯分厂项目5-3附录三能量回收与换热网络设计.doc
义马气化厂年产10万吨醋酸乙烯酯分厂项目能量回收与换热网络设计
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碳为冠酯
2019东华科技-恒逸石化杯
第十三届全国大学生化工设计竞赛
能量回收与换热网络设计
义马气化厂年产10万吨醋酸乙烯分厂项目
义马气化厂
年产10万吨醋酸乙烯分厂项目
指导老师：白净李奕帆张亚涛
指导老师：白净李奕帆张亚涛李涛
团队成员：李厦厦李笑艳孙楠李卫卫李昀航
指导老师：白净李奕帆
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团队成员：李厦厦李笑艳孙楠李卫卫李昀航
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碳为冠酯
义马气化厂年产10万吨醋酸乙烯酯分厂项目能量回收与换热网络设计
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碳为冠酯
目录
TOC\o1-3\h\z\u第一章概述 2
第二章换热流股与公用工程的确定 4
第三章确定能量目标 7
第四章换热网络设计 13
第五章热泵蒸发分析 18
5.1无热泵蒸发时的能耗分析 18
5.2热泵蒸发原理 19
5.3热泵蒸发时的能耗分析 21
第六章总结 23
第一章概述
本项目为义马气化厂设计的年产10万吨醋酸乙烯装置，原料预热、产品的降温、产品精馏都是非常耗能的过程，故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。本项目采用醋酸和甲醇反应精馏制醋酸甲酯，经羰基化为二乙酸亚乙酯（EDDA），最后二乙酸亚乙酯(EDDA)裂解制醋酸乙烯的工艺。该工艺由醋酸甲酯反应精馏工段、二乙酸亚乙酯合成精制工段、二乙酸亚乙酯裂解工段共三个工段组成。为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，降低能耗。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。
从整个工艺流程来看，本项目需要较大量的冷公用工程，包括冷却水、-25℃的冷冻盐水两个等级，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0.5MPa、125℃的低压蒸汽、1.0MPa、175℃的中压蒸汽。
所用公用工程来源均来自义马气化厂的资料和数据分析。冷公用工程使用本项目厂区内的循环水站及冷冻站产生，热公用工程由本项目厂区公用工程站提供。为了充分集成过程中的热量，本项目采用了热耦合精馏节省能量，同时设计全厂换热网络来提高能量集成的效果。
本项目采用热泵技术、热耦合技术、夹点分析技术。其中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。总计节省冷公用工程15.85%，热公用工程22.71%。
第二章换热流股与公用工程的确定
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ToCondenser@RD-6_TO_AC2O-1，负荷为0，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ToCondenser@RD-2_TO_CH3OH-2和ToCondenser@RD-1_TO_MEOAC-2、ToReboiler@RD-6_TO_EDDA-6、ToCondenser@RD-7_TO_CATA-2等。
删除反应器的热负荷。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；反应器RSTOIC-1、RSTOIC-2、RSTOIC-3、RCSTR-1则用125℃低压蒸汽加热，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,CO-H2-1_To _CO-H2-2，CO-1_To_CO-2，CO-H2-4_TO _CO-H2-5,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。
通过上述操作，得到冷热流股信息如下，列于表2.1和表2.2中：
表2.1工艺过程物流信息表
过程名称
进口温度/℃
出口温度/℃
热负荷kJ/h
CO-H2-2_To_CO-H2-3
845.71
180.0031
MEOAC-3_To_MEOAC-4
54.94
180.0044
CO-2_To_CO-H2-6
820.94
180.0052
CO-H2-5_To_CO-3
831.46
180.0039
VAPOR_To_VAPOR-2
170.00
25.00
125544245.92
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