合成氨系统换热网络夹点技术应用分析

摘要

能源在世界经济发展中尤为重要，是重要的物质基础。虽然中国能源资源丰富，但是和世界能源利用相对发达的国家相比，中国能源利用存在效率低、利用不合理等问题。人口增长以及工业的持续发展导致能源日益短缺，这严重束缚了国民经济的发展，成为经济增长的瓶颈之一。能源的节约利用已成为整个社会关注的问题。换热网络是能量回收利用中重要的子系统之一，其优化方法有10余种，最为简便和常用的方法是夹点技术。本文针对河南心连心化肥有限公司合成氨生产系统能量利用现状，基于夹点网络分析技术对该系统的换热网络进行分析，为提高系统的能量利用效率提供了方案。
　　基于夹点网络分析技术对公司合成氨生产系统换热网络系统进行了分析。利用数据模拟计算和能量平衡分析方法，分别对本公司变换装置、氨合成装置、水汽装置和气化装置进行了换热网络分析。分析结果表明:该系统气化部分耗能很低，余热温度较低，热负荷小，在换热网络优化中不考虑该部分的优化，仅考虑变换、合成和水汽部分的优化。具体优化方法为:回收变换脱盐水换热器(E1506)出口热量;回收合成部分循环水冷却器(E1834A)热量对热交换器(E1832)进口冷物流进行预热，在降低E1832负荷的同时还可增大2.5MPa蒸汽产量;水汽汽机凝液与除盐水箱出水混合后对合成与变换部分进行冷却，出口冷物流加热后提供锅炉给水，除氧器中通入升温后混合的除盐水箱出水与汽机凝液。优化后，三套装置之间的集成可节省0.5MPa蒸汽10.32t/h，多产2.5MPa蒸汽9.78t/h，节省循环水924t/h。
　　在换热网络系统夹点分析的基础上，提出了九种合成氨生产系统换热网络的改造方案，通过对每种改造方案换热器数据及节能潜力数据对比，得到适宜的改造方案为:变换部分脱盐水换热器(E1506)出口热物流通过EN1与除盐水箱出水换热，加热至53℃后与汽机凝液混合后送往合成、变换等车间;回收合成部分软水加热器(E1833)出口合成气热量通过EN2预热混合气至85℃再送往循环水冷器(E1834A)，加入换热器EN3与E1832并行，提高出口温度的同时还可增大高压蒸汽产量，锅炉水预热器不变。
　　最后，对改造前后合成氨生产系统换热网络的能耗进行了对比，得到改造后变换系统综合副产2.5MPa蒸汽量增加2t/h，氨合成副产2.5MPa蒸汽量增加5t/h，综合折算副产2.5MPa蒸汽量增加96kg/t NH3。改造前合成氨蒸汽消耗102.52t/h，改造后蒸汽消耗72.24t/h，对比改造前后，改造后蒸汽消耗降低了30.28t/h，这表明，改造后合成氨生产系统的能耗大大降低，能源利用更充分。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 主要研究内容

2 换热网络系统的夹点分析

2．1 夹点技术的发展及基本原理

2．1．1 夹点技术的发展历史

2．1．2 夹点技术基本原理

2．1．3 阈值问题

2．2 变换装置的换热网络分析

2．2．1 流程简述

2．2．2 数据模拟计算和能量平衡

2．2．3 换热网络用能分析

2．2．4 改造后变换装置的换热网络分析

2．3 氨合成装置的换热网络分析

2．3．1 流程简述

2．3．2 数据模拟计算和能量平衡

2．3．3 换热网络用能分析

2．3．4 改造后氨合成装置的换热网络分析

2．4 水汽装置的换热网络分析

2．5 气化装置的换热网络分析

2．6 合成、变换和水汽装置之间的换热网络集成

3 换热网络初步优化方案

3．1 变换、合成氨换热改造方案一

3．2 变换、合成氨换热改造方案二

3．3 变换、合成氨换热改造方案三

3．4 变换、合成氨换热改造方案四

3．5 变换、合成氨换热改造方案五

3．6 变换、合成氨换热改造方案六

3．7 变换、合成氨换热改造方案七

3．8 变换、合成氨换热改造方案八

3．9 单改合成氨换热改造方案

4 改造前后合成氨生产系统换热网络能耗对比

5 结论

参考文献

致谢

个人简历及硕士期间发表的学术论文