海川化工论坛_换热网络

1、换热网络的设计及柔性分析 07级硕士（2）班 200720114975一、前言本文根据某炼厂常减压装置的基本物流数据设计了其MER换热网络，并考虑实际情况进行了柔性设计。文中各股物流焓、平均热熔流率的计算和各换热网络的模拟均采用SIMSCI/PROII6.0Version流程模拟软件，冷热物流复合曲线的绘制采用Aspen pinch软件。文中对基础数据未涉及但设计模拟换热网络时需要的部分数据进行了适当假设，将会在下文中一并给出。二、物流数据本文换热网络设计的基础数据主要包括冷、热物流工艺参数表和冷、热物流分析化验性质表。表1 进入网络的热物流工艺参数No名称压力初温（）终温（）流量（t/h）(

2、Kg/cm2)1初顶油气2.21284025.92常顶循1015590773常一中10283133244常二中10344199225常一线102204036.386常二线103064523.57常三线10350509.338减顶循1013862339减一中102081266910减二中102472002511减一线10138707.0212减二线102306610.3313减三线1030010413.314减四线103411165.615减五线103341207.0416减压渣油1036315053.5表2 进入网络的热物流性质（一）项目初顶油气常顶循常一中常二中常一线常二线常三线密度（kg/

3、m3）692.5768.6829.8852.5809.5842872.9HK-31.04129.5224.5258.5177.5228.52552%29510%49.18144.526431320228634530%55.56152.5284.5345.522230739450%66.5161295.5362241.533041470%94.59168305.5385260344.543190%128.63179317282.5359.545798%159.78483KK205328.5302表3 进入网络的热物流性质（二）项目减顶循减一中减二中减一线减二线减三线减四线减五线减压渣油密度（kg

4、/m3）864868.6879.1864868.7892.5906914.1959.7HK274.5327.5330274.5316364380359488.32%35133340142544010%309.5343.5364309.5350426472476496.130%330353.5387330362439486557.550%347.5361398347.537345052059970%410390464510540660.190%429405483831.798%459423884.6KK表4 进入网络的冷物流工艺参数No名称初温（）终温（）流量（t/h）T（）1脱前原油20130

5、174.751102脱后原油125205174.75803初底原油203365166162表5 进入网络的冷物流性质（一）脱前和脱后原油性质No.沸程范围单收%（质量）总收率%1HK18024.2424.2421802053.9228.1632052403.0131.1742402808.139.27528035013.6652.9363504007.760.63740045010.871.4384505007.0878.519>50020.08100密度（20）kg/m3854.6 表6 进入网络的冷物流性质（二）初底原油性质 项目初底原油密度（kg/m3）863.7HK89.272%

6、10%207.7530%304.3250%399.2570%451.9690%578.6398%733.18KK三、模拟计算结果1、各股物流的热负荷与平均热容流率利用PROII6.0流程模拟软件进行计算，得到进入网络的每股冷、热物流在对应温度区间内的热负荷及平均热容流率如表7所示：表7 冷、热物流的热负荷及平均热容流率No名称压力(Kg/cm2)初温()终温()流量(t/h)T()Duty(104kcal/h)Cp(kcal/h)1初顶油气2.21284025.988232.9226468.182常顶循1015590776527842769.233常一中1028313324150221.614

7、773.334常二中1034419922145211.814606.905常一线102204036.38180359.5919977.226常二线103064523.5261357.713704.987常三线10350509.33300167.835594.338减顶循10138623376128.9616968.429减一中102081266982325.0639641.4610减二中1024720025477315531.9111减一线10138707.026824.723635.2912减二线102306610.3316494.235745.7313减三线1030010413.31961

8、56.868003.0614减四线103411165.622578.183474.6715减五线103341207.0421493.234356.5416减压渣油1036315053.5213727.6834163.3817脱前原油1020130174.751101027.0493367.27318脱后原油10125205174.7580888.29111036.2519初底原油102033651661621819.53112316.672、不同传热温差对应下的换热网络性质本文利用Aspen pinch软件，据最小传热温差分别为20、25和28，计算了三种情况下设计网络各自对应的夹点温度、最小

9、热公用工程消耗、最小冷公用工程消耗、有效传热负荷、初底原油的最高换热终温、热物流进入冷公用工程系统的最低温度。同时画出了三个传热温差下对应的进入网络物流的复合曲线和总负荷曲线。计算结果如表8：表8不同最小传热温差下的换热网络行为QMkcal/hMkcal/hMkcal/h202376.74.730.6308.398.125215.57.35.330.1303.6102.4282177.65.629.7300.7105.3图1 最小传热温差为20对应的物流复合曲线图2 最小传热温差为20对应的物流总负荷曲线图3 最小传热温差为25对应的物流复合曲线图4 最小传热温差为25对应的物流总负荷曲线图5 最小传热温差为28对应的物流复合曲线图6 最小传热温差为28对应的物流总负荷曲线3、换热网络设计本文根据最小传热温差为25设计了提供冷热物流的MER网络，并绘制了与MER网络对应的网格图，分别为夹点上子网络的MER网格图（图3-7）、夹点下子网络的MER网格图（图3-8）及全网络的MER网格图（图3-9），每个换热单元的热负荷和冷热物流的进出温度在图中标出。4、MER网络的能量松弛经分析，该MER网络的夹点上部分，减压渣油的第二和第三台换热器构成回路，故考虑将这两台换热器合并；而第三和第四台换热器也构成了回路，也将其合并，但合并后的换热器应该放在常一线的第一台换热器