年产15万吨醋酸乙烯酯项目5-换热网络设计.doc

中石化扬子石化分公司年产15万吨醋酸乙烯生产项目 换热网络设计

制酯而论 PAGEI

2019年“东华科技-恒逸石化杯”

第十三届全国大学生化工设计竞赛

中石化扬子石化分公司

年产15万吨醋酸乙烯酯项目

换热网络设计

制酯而论

李元润刘佳奇胡雅靓姬为龙李博文

指导老师：张艳维刘森赵凌黄建平张允

制酯而论团队 PAGE14

目录

TOC\o1-3\h\z\u一概述 1

二原始工艺流股提取 2

三原始工艺流股的能耗分析 3

四工艺流程的改进 5

五改进工艺流股的提取及分析 6

六换热网络设计 9

七节能技术利用总结 12

八总结 13

一概述

本项目是中石化扬子石化醋酸乙烯15万T/a醋酸乙烯生产项目。该项目采用乙烯气相法氧化合成路线，直接以扬子石化烯烃厂生产的乙烯和醋酸，利用氧气高温氧化合成醋酸乙烯。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。

本项目工艺由制造合成气，合成气氧化合成，精制醋酸乙烯三个工段组成。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。

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，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10782.97kW，占比27.21%。

二原始工艺流股提取

根据所设计的工艺流程的Aspen模拟结果，由AspenEnergyAnalyzerV8.4分析后提取的流股如下表2-1所示。

表2-1设备物流信息表（不含节能措施）

设备位号

换热器类型

进口温/℃

出口温度/℃

负荷/（KW）

E0201

Reboiler

-152.2

-100342344

E0104

Condenser

170

605804838

E0101

Reboiler

42.5

120

1708494E0202

Condenser

20

602950145

E0103

Reboiler

67.8

1707686931

T0203

Condenser

66.7

60.38325560

T0204

Condenser

65.9

59.7

8491859T0201

Condenser

54.8

-152.22811004

T0202

Condenser

27.9

-29.87412643

T0203

Reboiler

99.4

113.35767730

T0204

Reboiler

77.7

77.89741842

T0201

Reboiler

99.9

105.5

9109142T0202

Reboiler

73.8

78.39741842

三原始工艺流股的能耗分析

在AspenEnergyAnalyzerV8.4中评估了最小传热温差对系统经济性的影响，获得系统总费用与最小传热温差的关系曲线如3-1所示。

图3-1总费用-最小传热温差关系曲线图（不含节能措施）

由图1可以看出，传热温差为5.5℃时总费用最小，因此选取最小传热温差为5.5℃。在此最小传热温差下的过程组合曲线见图2，总组合曲线如图3-2所示。

图3-2过程组合曲线图（不含节能技术）

图3-3优化前的总组合曲线图（不含节能技术）

图3-3所示的组合曲线表明工艺流股中所有热流股和冷流股的换热量及温位要求。除了上述工艺流股的换热任务外，本系统中还有反应器R0101、V0101以及V0201有换热要求，可以选用公用工程或工艺流股来实现。其中，反应器R0101反应放热，反应温度为170℃，由图3的总组合曲线可知，系统中没有合适的热工艺流股可以利用，所以使用冷公用工程热油对R0101进行换热。与R0101换热后的热油，以减少热公用工程用