年产十万吨醋酸乙烯换热网络设计及节能技术.docx

1.换热网络设计说明

将上述工艺流股信息输入到AspenEnergyAnalyzerV8.6，在能量分析器中，对最小传热温差进行经济评估，获得总费用-最小传热温差关系曲线如示：

图1-1总成本与最小传热温差△Tmin的关系图（优化前）

运用夹点技术分析，确定本工艺的最小传热温差为7℃，此时所需的总费用相对低。

在确定温差后得到组合曲线图

图1-2组合曲线图（优化前）

图1-3总组合曲线图

换热网络的设计，自由度较大，所获得的方案数目众多，但是合理的换热网络需要经过筛选与优化。在AspenEnergyAnalyzerV8.6Design推荐设计的十种方案中，我们通过比较换热单元数，热负荷以及总花费等多重因素，由于推荐的十种方案中，总费用一样，为达到更好的节能效果，我们最终选用能耗最少的方案作为最终的最为经济且换热面为最终的换热网络，进行后续优化过程，如下图所示：

图1-4ASPEN推荐设计的比较情况

图1-5换热单元数最少

图1-6能耗最少（选用的换热网络）

2.换热网络的优化

化工生产中，一些物流需要加热，一些物流需要冷却，我们希望合理匹配物流，充分利用热物流去加热冷物流，尽可能地减少公用工程加热和冷却荷，以提高系统的热回收能力和投资费用。换热网络的主要作用就是在各种条件允许的情况下，尽可能经济地回收所有过程物流的有效能量，以减少公用工程的耗能量。如上图所示，该换热网络中有部分换热器换热面积很小，热负荷小，可以删去。当用多种公用工程换热时，可适当减少操作费，但会增加换热器数目和设备费。为取得更加合理经济的换热网络，我们对选用的换热网络进行了后续的进一步优化。

运用夹点技术分析，确定优化后的最小传热温差为20℃，此时所需的总费用相对低。

2-1总成本与最小传热温差△Tmin的关系图

在确定温差后得到组合曲线图：

2-2物流温焓图（优化后）

2-3总组合曲线图（优化后）

从图中可以看出，利用热集成技术可以有效回收热量，增加组合曲线图中冷热物流重合区域，实现能量的回收利用。

图2-4设计方案（优化后）

图2-5换热网络（优化后）

3.节能效果

化工生产中，一些物流需要加热，一些物流需要冷却，我们希望合理匹配物流，充分利用热物流去加热冷物流，尽可能地减少公用工程加热和冷却负荷，以提高系统的热回收能力和投资费用。换热网络的主要作用就是在各种条件允许的情况下，尽可能经济地回收所有过程物流的有效能量，以减少公用工程的耗能量。本工艺运用热集成技术，得到公用工程用量对比如下：

项目

冷公用工程(kJ/hr)

热公用工程(kJ/hr)

直接公用工程

6.3612×107

5.6475×107

换热网络设计

4.3563×107

3.592×107

能量减少量

31.52%

36.40%

4.换热网络可行性验证

最终将换热网络在Aspenplus中对换热器模拟如图所示：