甲酰胺生產換熱網絡的節能優化
李卓謙1 郭艷1? 李忠俐2 李可根2 黃勇2
(1.廣西科技大學生物與化學工程學院,柳州 545005;
2.成都科特瑞興科技有限公司,成都 610037)
摘要
應用 Aspen Plus 軟件,對某年產1萬噸甲酰胺生產廠的換熱網絡進行模擬計算,結果顯示,模擬值與設計參數的平均誤差為XX%。以夾點技術為基礎,對現有全流程的換熱網絡進行能耗分析,找出用能不合理的地方,并提出換熱網絡的改造方案,通過對比分析和經濟效益評價,得到.優的換熱網絡優化方案。結果顯示,優化后,改造后增加熱量回收XX kW,公用工程降低XXkW,節能XX%,降耗效果顯著。
1.前言
2.甲酰胺生產工藝
3.全流程模擬與
3.1 模型的建立
3.2模擬方法的驗證
3.現有換熱網絡的能耗分析
4.換熱網絡的優化
4.1 物流數據
4.2.優夾點溫差的確定(換熱網絡夾點位置的確定)
夾點溫差 △Tmin 是換熱網絡的一個重要參數, △Tmin 越小,可回收熱量越多,所需的加熱和冷卻公用工程越少;但夾點溫差是系統傳熱的推動力,推動力減小會導致傳熱困難,增加換熱面積,從而增加設備投資費用。 所以,對于需要改造的換熱網絡或新設計的換熱網絡,達到所要求的經濟目標所對應的夾點溫差為.優夾點溫差。
4.3 經濟效益分析
4.4 換熱網絡的優化
5.結論
隨著能源危機日益加深,過程集成方法成為熱點話題。夾點技術作為過程集成方法中.為實用的方法正在廣泛使用。本文
在過程系統節能方法中,夾點技術[1](Pinch Technology) 因具有實用、簡單、直觀和靈活等優點,在國際上廣為采用。 如英國 ICI 公司,美國的聯碳、孟山都和杜邦公司,日本的千 代田公司和東洋公司,以及中國石化集團等眾多國際知名企 業均已采用夾點技術,并取得顯著節能效果。據統計,采用夾 點分析技術進行新廠的設計,可比傳統方法節能 30%~50%, 節省投資 10%以上;對老廠的技術改造而言,利用夾點技術 方法可節能 20%~35%, 改造投資的回收期也只有半年至2 年。 夾點分析技術的良好業績,使得許多工程中要求將夾點 技術的應用作為投標的必要條件[2]。 與此同時,隨著計算機 技術的發展,出現了輔助夾點技術設計的相應軟件,在這些 軟件中,Aspen 軟件得到了廣泛的應用[3]。
本文對年產 20 萬噸醋酸乙烯生產工藝流程中的精餾工段及換熱網絡進行模擬和優化,利用 Aspen Plus 軟件對工藝流程進行了模擬,對工藝操作參數進行了優化設計,通過 CUP-Tower 軟件對塔板進行設計,運用夾點技術對裝置換熱網絡進行了優化設計。主要工作如下:
根據醋酸乙烯精餾流程,本文應用 NRTL 熱力學模型及簡捷(DSTWU)和嚴格(RADFRAC)精餾模塊進行模擬計算,確定了物流基礎數據,為塔板的設計和換熱網絡的優化奠定了基礎;同時對工藝操作參數(進料溫度,塔板數和進料位置等)進行優化,不僅降低了精餾塔設備的投資費用,而且還降低了能耗,優化后精餾工段共節約能耗 2857.34 kW。
采用夾點技術對醋酸乙烯精餾裝置的換熱網絡進行用能分析。以夾點溫差10 ℃,通過問題表法找出該裝置換熱網絡的夾點平均溫度在 80 ℃和 70 ℃處,
計算得到裝置的熱公用工程用量從 18141.28 kW 減少到 16201.72 kW,節能潛
力達到 10.69 %。在不改變原有精餾塔設備尺寸的情況下,選擇 F1 型圓型浮閥塔板對精餾設備進行塔板設計,計算得到了塔板的結構參數,并完全可以滿足水力學要求。
根據工藝換熱網絡,選擇雙物流換熱器(HeatX)模型和 Hextran 軟件進行模擬計算,運用夾點技術三大原則和設計規則對原工藝換熱網絡進行優化設計,提出了四種節能優化方案。通過熱負荷,換熱單元數,換熱面積和循環水
用量這幾個設計目標對四種優化方案進行對比分析,.終優化方案一的設備投資費用比原工藝減少 56.75 萬元,能量費用每年可節約 61.79 萬元,表現出.好的經濟效益。