21.4　化工厂换热网络设计实例

21.4　化工厂换热网络设计实例

在化工生产中,一些物流需要加热,一些物流需要冷却,应合理匹配物流,充分利用热物流去加热冷物流,尽可能地减少公用工程加热和冷却负荷,以提高系统的热回收能力和降低系统的投资费用。换热网络的主要作用就是在各种条件允许的情况下,尽可能经济地回收所有过程物流的有效能量,以减少公用工程的能耗。过程热集成设计的对象是换热系统的拓扑结构和公用工程的规格配套设计。换热网络优化设计有三种基本方法:夹点技术、数学规划法和火用经济分析法。这种优化匹配设计就是热集成。

夹点技术是广泛应用的过程热集成设计的有效方法,其要点包括温焓图和组合曲线、夹点的形成和最小传热温差的意义、换热网络方案和物流匹配。

启动Aspen Plus的全流程模拟图,如图21-2所示。首先点击左下方的“Energy Analysis”按钮,进入热集成界面,然后点击“Analyze”按钮,等待分析完成。

图21-2　工艺流程的全流程模拟图界面

完成后,点击“Details”按钮,进入Aspen Energy Analyzer。打开换热流股界面,鼠标左键选中“Scenario 1”,点击鼠标右键,点击“Recommend designs”选项,进入自动分析,一般会产生10种方案,再点击“SOLVE”按钮。得到自动优化的10种换热方案,可根据具体情况进行进一步分析或选择已有的方案,具体数据如图21-3所示。(https://www.daowen.com)

图21-3　热集成解决方案选择界面

思考题

1.化工工艺流程设计都需要考虑哪些方面?

2.热量衡算是基于什么原理展开的?

3.进行物料衡算与热量衡算的意义是什么?