化工装置换热网络的分析与优化

摘要

石油、化工等工业部门都是耗能大户，提高生产技术，降低生产过程的能耗始终是企业提高产品市场竞争力的重要措施。有效地回收炼油等行业生产过程中的能量和提高能量利用率对生产中的节能降耗具有重要意义。因此，模拟分析石化装置用能状况，提出节能方案，优化换热网络结构、减少公用工程量、最大限度的回收能量，对提高石化企业市场竞争力和实现我国国民经济持续发展具有重大的现实意义。
　　本文首先通过PRO/II软件模拟优化气体分馏常规五塔流程中各塔的操作参数，并分析其用能情况，找出系统的用能“瓶颈”所在，即丙烯-丙烷分离系统，其能耗占装置总能耗的60％。针对丙烯-丙烷分离系统，提出热泵精馏的工艺流程。利用PRO/II模拟软件对其热泵流程进行工艺参数选择及用能情况分析，和常规五塔工艺流程比较，每年可节省操作费用2943万元，节能效率为43.38％。节能效果显著。其次，依据热力学基本原理，对气体分馏的两种工艺流程装置进行有效能分析。最后利用夹点技术分别对两种工艺流程装置的换热网络进行分析和优化。优化后的气体分馏常规五塔流程的换热网络在不增加设备投资费用的基础上可节省加热公用工程量712.29kW，冷却公用工程量712.29kW。气体分馏热泵流程系统优化后的换热网络在不增加设备投资费用的基础上节省加热公用工程量289.67kW，冷却公用工程量289.67kW。优化后的换热网络节能效果显著，节能方案可行且对现有气分装置的节能改造具有一定的指导意义。

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第一章 绪论

1.1 能源概述

1.2 我国化学工业节能的潜力和意义

1.3 精馏过程节能

1.4 换热网络

1.5 夹点技术

1.6 本文的研究内容

第二章 气体分馏装置

2.1 气体分馏装置工作原理

2.2 国内气体分馏装置的发展状况

2.3 气体分馏装置的优化措施

第三章 气体分馏装置工艺流程的模拟

3.1 气体分馏装置的概述

3.2 PRO/Ⅱ软件模拟对气体分馏装置工艺参数的优化

3.3 本章小结

第四章 热泵精馏

4.1 热泵的基本原理和构成

4.2 热泵的性能系数

4.3 热泵应用条件

4.4 热泵的主要类型

4.5 气体分馏装置热泵工艺流程的模拟计算

4.6 模拟结果及结论

4.7 本章小结

第五章 有效能分析

5.1 有效能分析法概论

5.2 有效能的计算

5.3 有效能损失

5.4 有效能效率的计算

5.5 气体分馏装置的有效能分析

5.6 本章小结

第六章 换热网络的夹点技术分析

6.1 换热网络的分析优化

6.2 夹点技术

6.3 气体分馏装置常规五塔流程换热网络的分析及改造优化

6.4 气体分馏装置热泵流程换热网络的分析及改造优化

第七章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文