催化裂化烟气脱硫项目换热网络设计说明书.doc
云南石化120万Nm3/h催化裂化烟气脱硫项目
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2017“东华科技——陕鼓杯”
第十一届全国大学生化工设计竞赛
云南石化
120万Nm3/h催化裂化烟气脱硫项目
换热网络设计说明书
团队名称：兰州理工大学鸿成团队
指导老师：王东亮、朱照琪、张栋强、李宁、杨勇
团队成员：史嘉桢、史娟利、张俊彦、朱文祥、罗正刚
完成时间：2017年8月
目录
TOC\o1-3\h\z\u第一章概述 3
第二章换热网络的设计 4
2.1工艺流股的提取 4
2.2夹点分析 5
2.3换热网络 8
第三章其他节能措施 16
第一章概述
本项目是云南石化设计生产硫磺的分厂，制造成本是一个关键的考核参数，其中公用工程的消耗占了很大的一部分。在大型过程系统中，存在大量需要换热的流股，一些物流需要被加热，一些物流需要被冷却。大型过程系统可以提供的外部公用工程种类繁多，如不同压力等级的蒸汽，不同温度的冷冻剂、冷却水等。为提高能量利用率，节约资源与能源，就要优先考虑系统中各流股之间的换热、各流股与不同公用工程种类的搭配，以实现最大限度的热量回收，尽可能提高工艺过程的热力学效率。
Aspen能量分析软件采用过程系统最优化的方法进行过程热集成的设计，其核心是夹点技术。它主要是对过程系统的整体进行优化设计，包括冷热物流之间的恰当匹配、冷热公用工程的类型和能级选择；加热器、冷却器及系统中的一些设备如分离器、蒸发器等设备在网络中的合适放置位置；节能、投资和可操作性的三维权衡；最终的优化目标是总年度运行费用与设备投资费用之和（总年度费用目标）最小，同时兼顾过程系统的安全性、可操作性、对不同工况的适应性和对环境的影响等非定量的过程目标。
目前，换热网络合成主要有三种方法：试探法、夹点技术、数学规划法。其中，夹点技术以其使用简单、直观和灵活的优点被广泛的使用。因此，夹点技术不仅可以用于热回收换热网络的优化集成，而且可用于合理设置热机和热泵、确定公用工程的等级和用量，去除“瓶颈”、提高生产能力，分离设备的集成，减少生产用水消耗，减少废气污染排放等。热集成网络的分析与合成，本质上是设计一个由热交换器组成的换热网络，使系统中所有需要加热和冷却的物流都达到工艺流程所规定的出口温度，使得基于热集成网络运行费用与换热设备投资费用的系统总费用最小。
本项目具体可分为SO2的富集段工段、克劳斯反应工段。从整个工艺流程来看，本项目需要冷公用工程包括冷却水、热公用工程包括117℃的低压蒸汽、175℃的中压蒸汽、250℃高压蒸汽。冷公用工程来源于本项目厂区的循环水站及冷冻站，热公用工程来源于本项目厂区的蒸汽系统。
通过对流程流股的深入分析，利用AspenEnergyAnalyzer设计换热网络,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
第二章换热网络的设计
2.1工艺流股的提取
表2.1-1工艺流股的提取
过程流股
进口温度/℃
出口温度/℃
能量/kW
S22_To_S23
234.097097
125
S10_To_S9
150
55
3583.643593
S14_To_S15
387.821967
150
2773.899171
S30_To_S31
235.202393
125
291.1968319
S18_To_S21
98.7163642
220
441.8619985
S4_To_S3
59.064063
55
402.6111595
RICH-1_To_RICH-2
66.2868844
118.5
14957.77909
S28_To_S29
101.125826
220
257.8570588
S1_To_S36
80.8462263
240
392.8920553
ToCondenser@B1_TO_SI
99.69662
69.6568156
31797.83787
B17_heat
150
136.972672
160.0263077
B18_heat
136.972672
98.7163642
606.2640707
B19_heat
125
108.404008
101.5458438
B20_heat
108.404008
92.7253387
1651.147862
B21_heat
125
105.217527
66B22_heat
105.217527
57