甲酰胺生产换热网络的节能优化
李卓谦1 郭艳1? 李忠俐2 李可根2 黄勇2
（1.广西科技大学生物与化学工程学院，柳州 545005；
2.成都科特瑞兴科技有限公司，成都 610037）
摘要
应用 Aspen Plus 软件，对某年产1万吨甲酰胺生产厂的换热网络进行模拟计算，结果显示，模拟值与设计参数的平均误差为XX%。以夹点技术为基础，对现有全流程的换热网络进行能耗分析，找出用能不合理的地方，并提出换热网络的改造方案，通过对比分析和经济效益评价，得到.优的换热网络优化方案。结果显示，优化后，改造后增加热量回收XX kW，公用工程降低XXｋＷ，节能XX％，降耗效果显著。
1．前言
2.甲酰胺生产工艺
3.全流程模拟与
3.1 模型的建立
3.2模拟方法的验证
3.现有换热网络的能耗分析
4.换热网络的优化
4.1 物流数据
4.2.优夹点温差的确定（换热网络夹点位置的确定）
夹点温差 △Tmin 是换热网络的一个重要参数， △Tmin 越小，可回收热量越多，所需的加热和冷却公用工程越少；但夹点温差是系统传热的推动力，推动力减小会导致传热困难，增加换热面积，从而增加设备投资费用。 所以，对于需要改造的换热网络或新设计的换热网络，达到所要求的经济目标所对应的夹点温差为.优夹点温差。
4.3 经济效益分析
4.4 换热网络的优化
5.结论
随着能源危机日益加深,过程集成方法成为热点话题。夹点技术作为过程集成方法中.为实用的方法正在广泛使用。本文
在过程系统节能方法中，夹点技术［1］（Pinch Technology） 因具有实用、简单、直观和灵活等优点，在国际上广为采用。 如英国 ICI 公司，美国的联碳、孟山都和杜邦公司，日本的千 代田公司和东洋公司，以及中国石化集团等众多国际知名企 业均已采用夹点技术，并取得显著节能效果。据统计，采用夹 点分析技术进行新厂的设计，可比传统方法节能 30%～50%， 节省投资 10%以上；对老厂的技术改造而言，利用夹点技术 方法可节能 20%～35%， 改造投资的回收期也只有半年至2 年。 夹点分析技术的良好业绩，使得许多工程中要求将夹点 技术的应用作为投标的必要条件［2］。 与此同时，随着计算机 技术的发展，出现了辅助夹点技术设计的相应软件，在这些 软件中，Aspen 软件得到了广泛的应用［3］。
本文对年产 20 万吨醋酸乙烯生产工艺流程中的精馏工段及换热网络进行模拟和优化，利用 Aspen Plus 软件对工艺流程进行了模拟，对工艺操作参数进行了优化设计，通过 CUP-Tower 软件对塔板进行设计，运用夹点技术对装置换热网络进行了优化设计。主要工作如下：
根据醋酸乙烯精馏流程，本文应用 NRTL 热力学模型及简捷（DSTWU）和严格（RADFRAC）精馏模块进行模拟计算，确定了物流基础数据，为塔板的设计和换热网络的优化奠定了基础；同时对工艺操作参数（进料温度，塔板数和进料位置等）进行优化，不仅降低了精馏塔设备的投资费用，而且还降低了能耗，优化后精馏工段共节约能耗 2857.34 kW。
采用夹点技术对醋酸乙烯精馏装置的换热网络进行用能分析。以夹点温差10 ℃，通过问题表法找出该装置换热网络的夹点平均温度在 80 ℃和 70 ℃处，
计算得到装置的热公用工程用量从 18141.28 kW 减少到 16201.72 kW，节能潜
力达到 10.69 %。在不改变原有精馏塔设备尺寸的情况下，选择 F1 型圆型浮阀塔板对精馏设备进行塔板设计，计算得到了塔板的结构参数，并完全可以满足水力学要求。
根据工艺换热网络，选择双物流换热器（HeatX）模型和 Hextran 软件进行模拟计算，运用夹点技术三大原则和设计规则对原工艺换热网络进行优化设计，提出了四种节能优化方案。通过热负荷，换热单元数，换热面积和循环水
用量这几个设计目标对四种优化方案进行对比分析，.终优化方案一的设备投资费用比原工艺减少 56.75 万元，能量费用每年可节约 61.79 万元，表现出.好的经济效益。