热集成大作业

化工过程分析与合成大作业(甲醇制丙烯过程换热网络设计)

贾锦波 3120102367

1、 提取流股

根据所给的流程图和aspen plus源文件，将原有换热网络打破，提取生产过程中需要换热的冷热物流。 在提取前，需先在流程图中为必要的流股进行编号，编号结果如下图绿色数字所示：

之后将过程流股与塔设备物流分别提取。制表如下：

（注：过程流股由“MTP流程详图-换热网络.jpg”得到，塔设备流股由“DZY.bkp”得到） 流股编号（始-末） 2-3 4-5 6-7 8-9 10-11 12-13 14-15 16-17 18-19 20-21 22-23 24-25 26-27 28-29 30-31 32-33 34-35 36-37 38-39 40-41 42-43 44-45 46-47 48-49 过程名称 T1-TOP T1-BOTTOM T2-TOP T2-BOTTOM T3-TOP T3-BOTTOM T4-TOP T4-BOTTOM T5-TOP T5-BOTTOM T6-TOP T6-BOTTOM T7-TOP T7-BOTTOM T8-TOP T8-BOTTOM 初始温度/℃ 51.3 480 72.8 83.5 87.5 96.2 387.8 44 146 103.9 88 30.4 -40 37 106.2 36.2 26.1 167.1 166.2 60.1 53.6 73.6 88 50 初始温度/℃ 109 145.9 78 158.2 33.9 103.6 -36.5 46.9 53.3 62.4 -70.5 -9 -33.6 -10.8 90.2 154.2 目标温度/℃ 流股类型 275 冷流股 190 热流股 50 热流股 50 热流股 50 热流股 30 热流股 155 热流股 20 热流股 30 热流股 30 热流股 203 冷流股 -35 热流股 30 冷流股 -40 热流股 285 冷流股 106.6 冷流股 96.1 冷流股 60 热流股 60.3 热流股 40 热流股 40 热流股 163.4 冷流股 50 热流股 30 热流股 目标温度/℃ 流股类型 101 热流股 146 冷流股 67.1 热流股 169 冷流股 20.8 热流股 105.3 冷流股 -40.3 热流股 47 冷流股 52.8 热流股 62.7 冷流股 -92.4 热流股 -8.6 冷流股 -33.7 热流股 -9.6 冷流股 74 热流股 166.8 冷流股 Heat Duty/kW 82019 -55256 -5947 -14172 -13526 -12552 -34913 -6130 -19740.2 -4961.2 20429.8 -11570 3546 -3851 23667 4260.7 18384 -1055 -600.8 -262.7 -746 17092 -77712.3 -8263 Heat Duty/kW -29762 32542 -14723 28249 -14967 13841 -6440.3 9014 -70859 71145 -272.6 278 -1595.2 1517 -22106 8732 T9-TOP T9-BOTTOM 110.4 165.2 108.9 169.8 热流股 冷流股 -1086.5 1729

2、 确定能量目标

将换热流股输入ASPEN ENERGY ANALYZER V8.6 软件，选用的公用工程如下图所示：

图2.1 公用工程选用

确定最小夹点温差：最小温差对于换热网络是至关重要的，温差选择较大，则会使得高品质的能量损耗，温差选择较小，则会使得传热面积无限大，使得设备的投资费直线上升。不断改变夹点温差，计算换热网络的总投资，得到趋势图。

图2.2 总投资随最小传热温差变化曲线图

如图所示，在最小传热温差为6摄氏度时总投资达到最低，故选用6度作为后续设计的最小传热温差，并作出组合曲线和总组合曲线图分别如下。

图2.3 冷热物流的组合曲线图和总组合曲线图

由此可见，全工艺过程中有较大能量可以回用，另外，可选用多级公用工程，以更好的实现能量目标。

图2.4 自动匹配多级公用工程的总组合曲线图

同时，可从中得到夹点温度为： 热流股125℃，冷流股119℃。

此外，能量回用目标也可由软件自动计算得出：

图2.5 能量回用换热网络设计的Targets

3、 换热网络设计

3.1 初选换热网络

利用Aspen Energy Analyzer V8.6 软件可推荐数十个换热网络，将计算得到的一系列换热网络与能量回用目标进行比较，计算结果如下表所示：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v6e6.html