年產(chǎn)千噸對(duì)二甲苯專項(xiàng)項(xiàng)目換熱網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)1千噸對(duì)二甲苯項(xiàng)目換熱網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計(jì)化L行業(yè)仃一個(gè)重要特點(diǎn),叩煤、任油、天然氣等既是能源又是原料卜兩項(xiàng)加起來(lái) 打產(chǎn)品成本的濟(jì)-4鵬咨 在氮肥制造業(yè)本至搞到7。-80%.因此化L業(yè)是.業(yè)部匚中 的第一用能E這一特點(diǎn)使能工作的意義一用極其重大,節(jié)能就是應(yīng)用技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)境和社會(huì)可以接受的.方法,來(lái)合理有效 地利用能源.所以節(jié)能芥儀仗是單純地減少能源的使川，其災(zāi)質(zhì)是充分有效地發(fā):揮能源 的作用,使同用數(shù)量同能數(shù).提供最多的TT效能?；林校?jīng)常需觥對(duì)-此物流進(jìn)療加熱或衿卻，婦果將這箜?yè)Q熱流般合哩匹配. 祖成挽熱網(wǎng)穌便叮充云利月系統(tǒng)熱M 淀高系統(tǒng)期利用率，減少么廠傳航耗，.具有 嵌大戶

2、能意義像這樣*碰恣 個(gè)挽愁網(wǎng)絡(luò),使之打滿足T.藝換熱需求的前提F,具 有最八的設(shè)蕾明用和操作費(fèi)II，就叫做挾熱網(wǎng)絡(luò)綜合L叫換熱網(wǎng)絡(luò)編臺(tái)興起于上世紀(jì)60年代，近50年來(lái)一直成十分活躍的研究領(lǐng)域具有 重大的理論意義和實(shí)用價(jià)也 許多班究若提出了行之有效的優(yōu)化方法3,并在實(shí) 息中職得了顯莆中取得了給*換熱網(wǎng)絡(luò)綜合方法一上要,件啟發(fā)式經(jīng)臉規(guī)則法、貝Q.技術(shù)法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法和遺傳算法. 其中1.共席技術(shù)法最為成熟和應(yīng).用最亡,夾布技術(shù)注由Lirmho網(wǎng)坷和UeM腫L分別提 出，并推廣應(yīng)用丁化.：系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu)。經(jīng)過(guò)多代學(xué)者用舐究馬探索,現(xiàn)在夾點(diǎn)技術(shù) 不仞可以成用口I收換熱網(wǎng)絡(luò)綜合優(yōu)化,還可以用璀機(jī)和抽果的

3、優(yōu)化布置,確定公 川-口的等級(jí)和用景,王除勺區(qū)，分離既各集成，減少?gòu)U水廢氣排放等方應(yīng)-夾點(diǎn)技術(shù)法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)緡時(shí)，需遵慵三條基本原則翱?jī)蓷l經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：1）不其白熱量,穿越夾點(diǎn):.J夾點(diǎn),0不引入冷公,0程； 夾點(diǎn)卜一方-不引入熱公用I .程i（4）每個(gè)換熱器的負(fù)荷應(yīng)與匹配的冷、熱流股中負(fù)荷最小者相同：C 5）選擇熱容骯也柜近的流股匚配推熱.本如甲茶；產(chǎn)裝置原始工乞流程用及多個(gè)換熱流股的加熱沖冷卻，使用的公彳I： 程有加熱蒸汽.燃料瓦斯、循環(huán)水、低溫水和電，且耗量極大，如果能略進(jìn)行換熱網(wǎng)始 綜合,將會(huì)極大地降低生產(chǎn)成本。Aspen Energy Analyzer是AspenTech公司旗下的軟件產(chǎn)品

4、,專門用于研究和優(yōu)化換 熱網(wǎng)絡(luò)，其根供了加點(diǎn)分析屈換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的環(huán)境.是Aspen在工程設(shè)計(jì)上的一個(gè) 幣；要應(yīng)用軟件。本次流程的換熱網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化便是借助Aspen Energy Analyser完成。為分析工藝流程的換熱網(wǎng)絡(luò)情況，先將各換熱沆股的信息剝離出來(lái).得到表3.1.表3換熱流股信息Tab 3.1 Information of heat exchange streams顯熱潛共是熱初始換熱熱負(fù)荷切始換熱熱負(fù)荷初始換熱熱負(fù)荷溫度/終溫/kw沮度/終溫/；kw溫度/終溫/ZkwPCCrCc水25.03134.4111.89134.4134.4501.11134.41350.26甲不甲醇2

5、0.04134.72831134.7148 951.69148.91490.02反應(yīng)進(jìn)料110.1460390.6反應(yīng)產(chǎn)物467.2111.3393.06111.325716.39粗產(chǎn)品151.3259.67設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)靖時(shí)一般取最小傳熱溫差為10-20C,這里取2(TC為最小傳熱溫差，將 上表數(shù)據(jù)輸入Aspen Energy Analyzer,得到TH圖3.1 Composite CurvesEnthalpy (kJ/h)圖3.】程TH圖Fig. 3.1 Process T-H diagram分析換熱網(wǎng)絡(luò)可知.央點(diǎn)處熱流股溫度為111.3C,冷流股溫度為91MC.其中,反應(yīng)產(chǎn)物顯熱段的MCP為

6、3975kJ/h,水顯熱段MCP為3683kJ/h,反應(yīng)進(jìn)料MCP為4019kJ/h,三者接近，町優(yōu)先換熱。其中反應(yīng)進(jìn)料與反應(yīng)產(chǎn)物溫位都在400C以 上，故反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)先預(yù)熱反疵進(jìn)料，后與水換熱.得到換熱網(wǎng)絡(luò)格于圖見(jiàn)圖3.2圖3.2換熱網(wǎng)絡(luò)格了圖Fig.3.2 HEN diagram根據(jù)格子圖分析可知，該換熱網(wǎng)絡(luò)中在反應(yīng)產(chǎn)物與水和反應(yīng)產(chǎn)物與甲苯甲醒的換熱 中存在換熱回路，需要斷開以減少換熱器數(shù)日：而巳反應(yīng)產(chǎn)物為相，氣相流股分支換 熱操作困誰(shuí)：中試裝置管線液相流笊較細(xì)，也不適合分支換熱：所以需耍做出調(diào)整，得 到優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖3.3。醫(yī)3.3優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)Fig.3.3 Optimized HEN該

7、網(wǎng)絡(luò)中，反應(yīng)產(chǎn)物與反應(yīng)璉料換熱后，先后預(yù)熱水與甲苯甲醇混合物，將反應(yīng)產(chǎn) 物加熱至443.5C,將水加熱至HO.rC.甲苯甲慚混合物先后與粗產(chǎn)品和反應(yīng)產(chǎn)物換熱, 加熱至83.3C。換熱網(wǎng)編改造前后冷熱公用工程消耗對(duì)比見(jiàn).表3.2。表3.2公用工程消耗對(duì)比l ab 3.2 Comparison of utilities優(yōu)化換熱網(wǎng)給前優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)后公用T.程消耗量fkw潔耗蜀f/kw低壓蒸汽839.7873692循環(huán)水)178.73702.97低溫水69.9469.27燃料瓦斯390.5616.74電21.2721.27由表3.2可知，進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后，極大的節(jié)省了循環(huán)水和燃料瓦斯的用量，低 壓蒸

8、汽和低溫水用量也有所減少，實(shí)現(xiàn)了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。3.2熱功集成通過(guò)對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后的流程進(jìn)行模擬分析M以知道.流程消耗的熱公用T程主要 用水的汽化(526.72kw),冷公用I一程主實(shí)用于反應(yīng)產(chǎn)物的冷戡(64l.51kw) 而水 需要加熱至135C,反應(yīng)產(chǎn)物與反應(yīng)原料換熱后的溫度為130,1-0.兩者溫位不符，無(wú)法 換熱，導(dǎo)致消耗了大量的公用工程。如能將反應(yīng)產(chǎn)物的溫位提商，用它來(lái)加熱汽化水. 則可節(jié)省大量成本。熱泵裝置可以使熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物休，從而提高能雖利用率并節(jié)省燃 料。工業(yè)上通常使用氣體壓堆式熱泵來(lái)提高氣相流股溫位。根據(jù)熱泵系統(tǒng)的封閉性，壓 縮式熱泵訶分為封閉式系統(tǒng)和敞開式系統(tǒng)。(1)封閉式系統(tǒng)封閉式壓縮熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器四部分組成，以沸點(diǎn)高的 流體作為換招介質(zhì)在循環(huán)回路中流動(dòng)。具體流程如圖3 4所示.#s*思Xo匹，機(jī)0)圖3.4時(shí)閉式壓編熱泉Fig. 3.4 Closed heat pump system蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)升壓升溫后進(jìn)入冷凝器，在冷高器中向熱阱供熱，降 溫冶凝為高壓液體：冷攝液經(jīng)節(jié)流閥降壓降溫后，進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸收低溫?zé)?源的熱，汽化為蒸汽，再去壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)。（2）敞開式系統(tǒng)敞開式壓縮熱泵系統(tǒng)