熱集成大作業(yè)

1、(圓滿版)熱集成大作業(yè)(圓滿版)熱集成大作業(yè)10/10(圓滿版)熱集成大作業(yè)化工過程分析與合成大作業(yè)(甲醇制丙烯過程換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì))賈錦波31201023671、提取流股依據(jù)所給的流程圖和aspenplus源文件，將原有換熱網(wǎng)絡(luò)打破，提取生產(chǎn)過程中需要換熱的冷熱物流。在提取前，需先在流程圖中為必需的流股進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)結(jié)果以以以下圖綠色數(shù)字所示：今后將過程流股與塔設(shè)施物流分別提取。制表以下：（注：過程流股由“MTP流程詳圖-換熱網(wǎng)絡(luò).jpg”獲得，塔設(shè)施流股由“DZY.bkp”獲得）流股編號(hào)（始-末）初始溫度/目標(biāo)溫度/流股種類HeatDuty/kW2-351.3275冷流股820194-5480

2、190熱流股-552566-772.850熱流股-59478-983.550熱流股-1417210-1187.550熱流股-1352612-1396.230熱流股-1255214-15387.8155熱流股-3491316-174420熱流股-613018-1914630熱流股-19740.220-21103.930熱流股-4961.222-2388203冷流股20429.824-2530.4-35熱流股-1157026-27-4030冷流股354628-2937-40熱流股-385130-31106.2285冷流股2366732-3336.2106.6冷流股4260.734-3526.196

3、.1冷流股1838436-37167.160熱流股-105538-39166.260.3熱流股-600.840-4160.140熱流股-262.742-4353.640熱流股-74644-4573.6163.4冷流股1709246-478850熱流股-77712.348-495030熱流股-8263過程名稱初始溫度/目標(biāo)溫度/流股種類HeatDuty/kWT1-TOP109101熱流股-29762T1-BOTTOM145.9146冷流股32542T2-TOP7867.1熱流股-14723T2-BOTTOM158.2169冷流股28249T3-TOP33.920.8熱流股-14967T3-BOT

4、TOM103.6105.3冷流股13841T4-TOP-36.5-40.3熱流股-6440.3T4-BOTTOM46.947冷流股9014T5-TOP53.352.8熱流股-70859T5-BOTTOM62.462.7冷流股71145T6-TOP-70.5-92.4熱流股-272.6T6-BOTTOM-9-8.6冷流股278T7-TOP-33.6-33.7熱流股-1595.2T7-BOTTOM-10.8-9.6冷流股1517T8-TOP90.274熱流股-22106T8-BOTTOM154.2166.8冷流股8732T9-TOP110.4108.9熱流股-1086.5T9-BOTTOM165.

5、2169.8冷流股17292、確立能量目標(biāo)將換熱流股輸入ASPENENERGYANALYZERV8軟.6件，采用的公用工程以以以下圖所示：圖2.1公用工程采用確立最小夾點(diǎn)溫差：最小溫差關(guān)于換熱網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的，溫差選擇較大，則會(huì)使得高質(zhì)量的能量耗資，溫差選擇較小，則會(huì)使得傳熱面積無(wú)量大，使得設(shè)施的投資費(fèi)直線上漲。不停改變夾點(diǎn)溫差，計(jì)算換熱網(wǎng)絡(luò)的總投資，獲得趨向圖。圖2.2總投資隨最小傳熱溫差變化曲線圖以以下圖，在最小傳熱溫差為6攝氏度時(shí)總投資達(dá)到最低，應(yīng)采用6度作為后續(xù)設(shè)計(jì)的最小傳熱溫差，并作出組合曲線和總組合曲線圖分別以下。圖2.3冷熱物流的組合曲線圖和總組合曲線圖所以可知，全工藝過程中有較

6、大能量能夠回用，其余，可采用多級(jí)公用工程，以更好的實(shí)現(xiàn)能量目標(biāo)。圖2.4自動(dòng)般配多級(jí)公用工程的總組合曲線圖同時(shí)，可從中獲得夾點(diǎn)溫度為：熱流股125，冷流股119。其余，能量回用目標(biāo)也可由軟件自動(dòng)計(jì)算得出：圖2.5能量回用換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的Targets3、換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)3.1初選換熱網(wǎng)絡(luò)利用AspenEnergyAnalyzerV8.6軟件可介紹數(shù)十個(gè)換熱網(wǎng)絡(luò)，將計(jì)算獲得的一系列換熱網(wǎng)絡(luò)與能量回用目標(biāo)進(jìn)行比較，計(jì)算結(jié)果以下表所示：表3.1介紹換熱方案比較最后依據(jù)總開支最小原則，選定換熱網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，如圖4.2所示：圖3.1初選換熱網(wǎng)絡(luò)3.2換熱網(wǎng)絡(luò)能量分析初選的換熱網(wǎng)絡(luò)雖可行，但顯示夾點(diǎn)后可

7、發(fā)現(xiàn)，存在好多能量利用不合理的地方，如：110.4%和圖3.2顯示夾點(diǎn)和回路的初選換熱網(wǎng)絡(luò)1、有冷流股在夾點(diǎn)以下使用了熱公用工程（如換熱器E-147、E-166）.2、還存在有冷熱流股跨夾點(diǎn)換熱的狀況，如換熱器E-179等。以上兩種狀況都會(huì)增加公用工程的用量，應(yīng)盡量防范。3、在該網(wǎng)絡(luò)中，有大批的回路存在，如換熱器E-121與換熱器E-179所組成的回路（圖中黃線所示），這將驀地增加換熱器數(shù)目，在經(jīng)濟(jì)上其實(shí)不合理。3.3換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化以最小公用工程用量為目標(biāo)，并盡可能減少換熱器數(shù)目、盡可能將跨夾點(diǎn)的換熱狀況去除、將夾點(diǎn)以上的冷公用工程移至夾點(diǎn)以下，相同，將夾點(diǎn)以下的熱公用工程移至夾點(diǎn)以上。、盡量防

8、范高品位熱量給低品位流股換熱，即以溫度周邊為原則合理進(jìn)行冷熱般配。4、網(wǎng)絡(luò)中存在一股物流多次使用同一公用工程的幾個(gè)般配，可將其歸并以減少換熱器數(shù)目。5、找出換熱網(wǎng)絡(luò)中的回路，將其打斷，并進(jìn)行熱負(fù)荷集成分擔(dān)，以減少換熱器數(shù)目。其余，在設(shè)計(jì)時(shí)可經(jīng)過連結(jié)冷熱公用工程的通路，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)廢弛，以改變換熱器般配使換熱知足要求。也應(yīng)該時(shí)辰注意盡量防范跨夾點(diǎn)換熱、用高品位的公用工程為低品位流股換熱。經(jīng)過以上各換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化手段，最后獲得的換熱網(wǎng)絡(luò)如圖3.3所示公用工程能耗有所減少，冷、熱公用工程用量分別減少到了目標(biāo)用量的123.8%。換熱器數(shù)目由本來的69臺(tái)減少到58臺(tái)。圖3.3優(yōu)化后的換熱網(wǎng)絡(luò)以以下出58臺(tái)換

9、熱器換熱狀況：HeatExchangerLoad/(kJ/h)CostAera/m2ShellsHotColdStreamIndexStreamE-134E-134182365734662.4472.64113112-1326-27E-189E-18993118628135.5449.46531116-17T6-BOTTOME-126E-12651019200445155.11857.49548-9CoolingWaterE-132E-1322.3E+08272719411714.8224T5-TOPCoolingWaterE-185E-1851212752635086.4974.205711

10、28-29VeryLowTemperatureE-187E-187572014026816.6745.010361T7-TOPVeryLowTemperatureE-198E-1982164470710903424603.511018-1934-35E-176E-1762.48E+0818364187890.561646-47CoolingWaterE-194E-194330818524156451701.395418-19CoolingWaterE-190E-190412560.766799.9173.3064238-39T1-BOTTOME-150E-15030167227270203.5

11、1049.539314-152-3E-152E-152173607587010.93301.5282128-2926-27E-156E-1562907899110243.5352.5332236-37T5-BOTTOME-147E-14712879323194374.5755.103220-21CoolingWaterE-149E-14921409200210349.6837.752526-7CoolingWaterE-137E-1372895724498382.71358.1761114-15T3-BOTTOME-143E-1432956585116678.7453.14251T8-TOP3

12、4-35E-203E-203712789.998088.46299.9361236-37T1-BOTTOME-186E-1863295354566189.53203.3325124-25VeryLowTemperatureE-131E-13129746800776129.63275.222748-49CoolingWaterE-171E-17117493530611309.32514.619612-132-3E-217E-2172113681446392.7118.1423116-17VeryLowTemperatureE-213E-213177310.913585.076.520189136

13、-37CoolingWaterE-215E-21514480554113346.8435.52081T2-TOPCoolingWaterE-151E-1512101286711097674707.20810T2-TOP34-35E-138E-13858581098538278.82138.8426MP44-45SteamE-179E-17928401984623432.82578.1516T8-TOPT4-BOTTOME-128E-128268560060984.84180.0689142-43CoolingWaterE-130E-13094572030222.2856.67938140-41

14、CoolingWaterE-200E-20010719534451128.21889.42446-4732-33E-117E-1174980997119011.1465.5604120-21T5-BOTTOME-170E-170339071020020.8723.565091T4-TOPVeryLowTemperatureE-115E-1154712962019587068092.13204-530-31E-214E-21448344997401259.71626.312410-11CoolingWaterE-162E-1628698455201631792.4324224-2526-27E-

15、158E-15830815918369350515824.7133T8-TOP2-3E-218E-2182977248622572299670.28320T3-TOPCoolingWaterE-178E-178507413.820063.2123.689621T3-TOP26-27E-180E-1801.07E+0816533937027.34615T1-TOPT5-BOTTOME-182E-18223663038145979516.08312MP22-23SteamE-184E-18425870013393713.71587.2412-13CoolingWaterE-177E-1772056

16、824112375925160.121246-4734-35E-169E-16985884213944.457.347191T6-TOPVeryLowTemperatureE-118E-118295570362928.34188.68961T3-TOPT7-BOTTOME-195E-195295010274611.61242.11721T9-TOP44-45E-157E-15716338161174828656.4003218-19T5-BOTTOME-140E-14049884242429668.91775.236414-1522-23E-146E-146175031923940.1235.60169138-39CoolingWaterE-202E-202348602.7265452.71025.641310-1132-33E-220E-22019630376526678.72177.3125MPT8-BOTTOMSteamE-221E-2211.16E+0813342555672.92212MPT1-BOTTOMSteamE-222E-2226119549311861.11263.6193MPT9-BOTTOMSteamE-223E-2