年产10万吨醋酸乙烯项目08能量集成及换热网络设计.docx
指导老师：金放殷霞王建芝李辉能量集成及换热网络设计年产10万吨醋酸乙烯项目江苏华中气体有限公司分公司
指导老师：金放殷霞王建芝李辉
能量集成及换热网络设计
年产10万吨醋酸乙烯项目
江苏华中气体有限公司分公司
卓稀团队
夏开星欧阳坤侯路遥徐见刘雨格
第十三届全国大学生化工设计竞赛
2019年“东华科技—恒逸石化杯”
目录
TOC\o1-3\h\z\u1.概述 1
2.原始工艺流股提取 2
3.原始工艺流股的能耗分析 3
4.工艺流程的改进 5
5.换热网络设计 7
6.总结 11
江苏华中气体有限公司分公司年产10万吨醋酸乙烯项目能量集成及换热网络设计
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1.概述
本项目是江苏华中气体有限公司分公司乙炔利用子项目。该项目采用传统的乙炔合成醋酸乙烯路线，直接以徐州特种气体厂合成装置将乙炔和醋酸得到高纯醋酸乙烯，年产10万吨纯度为99.97%的醋酸乙烯。运行操作成本是一个重要评价参数。原料的预热、精馏等都是非常耗能的过程，会消耗大量的公用工程。
本项目工艺由醋酸乙烯合成提纯、气体分离工段、乙炔和醋酸乙烯回收工段、醋酸乙烯精制工段共四个工段组成。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利用，以减少公用工程的消耗，降低能耗。为此，我们运用AspenEnergyAnalyzerV9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。
通过对本项目工艺流股温位和换热要求的分析，为了尽可能降低系统能耗费用以及母厂可供公用工程的来源，本换热网络需要的冷公用工程包括循环冷却水、空气和冷冻剂，热公用工程包括为125℃的低压蒸汽、175℃的中压蒸汽、250℃的高压蒸汽和400℃的热油，均可由厂区公用工程站和冷冻站提供，形成与母厂的公用工程集成。
通过对系统工艺流股的能耗分析，为了尽可能地利用组合曲线平台区潜热，在工艺流程中采用了双效精馏技术和热泵技术，并进一步进行了换热网络的集成和优化，可以回收热量8100kW，占比24%,效精馏技术和热泵的采用消耗了约34kW，总计节约能量约7184kW。
2.原始工艺流股提取
根据所设计的工艺流程的Aspen模拟结果，由AspenEnergyAnalyzerV9分析后提取的流股如下表1和表2所示（物流号及设备标号参照[1-原始工艺流股（全流股模拟，不含热泵、双效精馏）.bkp]）。表中并不包含反应器R0101、R0201以及R0401所需的换热要求，其解决方案在下节工艺流股能耗分析中进一步说明。
表1工艺过程物流信息表（不含节能措施）
过程流股
加热器名称
进口温度/℃
出口温度/℃
热负荷/KW
0101TO0102
E0101
80
190
8749.75
HACTO0101
E0102
25
80
779.57
0203TO0301
E0302
-2.53
5.24
3767
0301TO0302
E0301
5.23
20
20.97
0302TO0306
E0303
20
75
167.554
0303TO0305
E0307
-61.62
14.51
20.645
0401TOHAC（out）
E0402
87.29
122.19
6288.6
0403TO0405
E0404
59.92
83.627
715.56
0405TO0406
E0406
83.63
115.72
6063.14
表2塔设备物流信息表
塔位号
换热器类型
出口温度/℃
负荷/（KW）
T0201
Reboiler
84.27
-21107.4
T0201
Condenser
-2.53
6858.87
T0301
Reboiler
5.23
3767
T0301
Condenser
-83.69
-4893.55
T0302
Reboiler
74.99
125.8034
T0201
Condenser
-61.62
-188.722
T0303
Reboiler
139.8
167.544
T0303
Condenser
-88.88
1432.754
T0302
Reboiler
14.51
20.645
T0302
Condenser
43.6
-14.93
T0401
Reboiler
112.19
6288.6
T0401
Condenser
60.42
-6176.68
T0402
Reboiler
83.63
716.562
T0402
Condenser
64.46
-417.623
T0403
Reboiler
115.72
6063.14