基于(火用)分析的低温甲醇洗过程工艺及换热网络优化

摘要

随着过程工业的不断发展，产量、生产规模都在大幅度提高，能耗问题逐渐成为限制工业生产大规模化的制约因素之一。换热网络优化的研究，不仅对当今社会科学用能、合理用能提供了依据，而且对节能减排可持续发展战略的实施具有着重要意义。本文在前人研究的基础上对换热网络优化中的两个热力学主要分析方法：夹点分析法与(火用)分析法进行了综合应用，针对低温甲醇洗工艺进行了换热网络的优化,获得了很高的经济效益。主要内容包括：
　　 第一，针对低温甲醇洗过程进行了换热网络的重建。为达到对系统内流股的热量、冷量的充分回收，在原换热网络的基础上添加了几个新的冷流股。利用Aspen Pinch软件作为设计平台，以夹点分析法作为理论基础，详细的分析了最小传热温差与年总费用的关系，在合适的夹点温差下重新匹配了换热网络的冷热流股，使夹点上方下方的能量达到最大程度回收，并且比较了新网络与原流程的经济分析结果，实现了小投资高回报的理想结果。
　　 第二，对新网络的各个换热器进行了火用分析，验证了新网络用能的科学性与合理性，并找到了其中佣拥(火用)效率较低的换热环节。然后进一步对低温甲醇洗关键部分——五塔进行了(火用)平衡分析，找到了整个工艺过程的用能薄弱环节，通过在Aspen Plus利用PSRK、PRWS模型对甲醇再生塔、甲醇水分离塔进行模拟计算，得到了两塔塔底加热量在工艺优化前后的变化。最后，从经济角度分析比较优化前后的结果，得到了理想优化结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

1.1课题的背景与意义

1.2低温甲醇洗过程

1.2.1低温甲醇洗工艺介绍

1.2.2低温甲醇洗工艺特点

1.2.3低温甲醇洗工艺方法介绍

1.3换热网络优化发展介绍

1.3.1换热网络优化的热力学方法——夹点分析法

1.3.2换热网络优化的数学规划法

1.3.3换热网络优化的人工智能法

1.3.4(火用)分析法

1.4本课题研究方向及重要内容

第二章 低温甲醇洗工艺过程换热网络优化的理论基础

2.1夹点分析方法的基本原理

2.1.1夹点的概念及其意义

2.1.2温焓图(T-H图)上夹点的描述

2.1.3操作型夹点和设计型夹点的确定方法

2.1.4总组合曲线

2.1.5夹点分析法进行换热网络优化的基本步骤

2.2 ASPEN PINCH软件的夹点分析计算流程与功能介绍

2.2.1使用项目、工况与数据采集

2.2.2确定新设计的目标

2.2.3网络设计

2.2.4为设计的换热网络添加经济条件参数

2.3夹点分析方法展望

第三章 低温甲醇洗工艺过程应用夹点分析法进行换热网络优化

3.1低温甲醇洗工艺物流数据与优化前换热网络情况介绍

3.1.1换热网络介绍

3.1.2物流数据

3.1.3优化前的换热网络情况

3.2夹点分析法优化换热网络

3.2.1最小传热温差的确定

3.2.2初始目标设计

3.2.3换热网络方案综述

3.2.4换热网络方案选择与调优

3.3新换热网络的节能性分析

3.4本章小结

第四章 (火用)分析在低温甲醇洗工艺和换热网络优化的应用

4.1夹点分析优化后换热网络的(火用)分析

4.1.1非公用工程换热器的(火用)分析

4.1.2公用工程(火用)分析

4.2利用(火用)分析对低温甲醇洗工艺进行优化

4.2.1低温甲醇洗工艺的用能分析

4.2.2低温甲醇洗工艺优化

4.3本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附 录

致 谢