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化工过程分析与合成大作业(甲醇制丙烯过程换热网络设计)贾锦波 31201023671、 提取流股根据所给的流程图和aspen plus源文件，将原有换热网络打破，提取生产过程中需要换热的冷热物流在提取前，需先在流程图中为必要的流股进行编号，编号结果如下图绿色数字所示：之后将过程流股与塔设备物流分别提取制表如下：（注：过程流股由“MTP流程详图-换热网络.jpg”得到，塔设备流股由“DZY.bkp”得到）流股编号（始-末）初始温度/℃目标温度/℃流股类型Heat Duty/kW2-351.3275冷流股820194-5480190热流股-552566-772.850热流股-59478-983.550热流股-1417210-1187.550热流股-1352612-1396.230热流股-1255214-15387.8155热流股-3491316-174420热流股-613018-1914630热流股-19740.220-21103.930热流股-4961.222-2388203冷流股20429.824-2530.4-35热流股-1157026-27-4030冷流股354628-2937-40热流股-385130-31106.2285冷流股2366732-3336.2106.6冷流股4260.734-3526.196.1冷流股1838436-37167.160热流股-105538-39166.260.3热流股-600.840-4160.140热流股-262.742-4353.640热流股-74644-4573.6163.4冷流股1709246-478850热流股-77712.348-495030热流股-8263过程名称初始温度/℃目标温度/℃流股类型Heat Duty/kWT1-TOP109101热流股-29762T1-BOTTOM145.9146冷流股32542T2-TOP7867.1热流股-14723T2-BOTTOM158.2169冷流股28249T3-TOP33.920.8热流股-14967T3-BOTTOM103.6105.3冷流股13841T4-TOP-36.5-40.3热流股-6440.3T4-BOTTOM46.947冷流股9014T5-TOP53.352.8热流股-70859T5-BOTTOM62.462.7冷流股71145T6-TOP-70.5-92.4热流股-272.6T6-BOTTOM-9-8.6冷流股278T7-TOP-33.6-33.7热流股-1595.2T7-BOTTOM-10.8-9.6冷流股1517T8-TOP90.274热流股-22106T8-BOTTOM154.2166.8冷流股8732T9-TOP110.4108.9热流股-1086.5T9-BOTTOM165.2169.8冷流股17292、 确定能量目标将换热流股输入ASPEN ENERGY ANALYZER V8.6 软件，选用的公用工程如下图所示：图2.1 公用工程选用确定最小夹点温差：最小温差对于换热网络是至关重要的，温差选择较大，则会使得高品质的能量损耗，温差选择较小，则会使得传热面积无限大，使得设备的投资费直线上升。

不断改变夹点温差，计算换热网络的总投资，得到趋势图图2.2 总投资随最小传热温差变化曲线图如图所示，在最小传热温差为6摄氏度时总投资达到最低，故选用6度作为后续设计的最小传热温差，并作出组合曲线和总组合曲线图分别如下图2.3 冷热物流的组合曲线图和总组合曲线图由此可见，全工艺过程中有较大能量可以回用，另外，可选用多级公用工程，以更好的实现能量目标图2.4 自动匹配多级公用工程的总组合曲线图同时，可从中得到夹点温度为：热流股125℃，冷流股119℃此外，能量回用目标也可由软件自动计算得出：图2.5 能量回用换热网络设计的Targets3、 换热网络设计3.1 初选换热网络利用Aspen Energy Analyzer V8.6 软件可推荐数十个换热网络，将计算得到的一系列换热网络与能量回用目标进行比较，计算结果如下表所示：表3.1 推荐换热方案比较最终依据总花费最小原则，选定换热网络，并进行自动优化，如图4.2所示：图3.1 初选换热网络3.2 换热网络能量分析 初选的换热网络虽可行，但显示夹点后可发现，存在不少能量利用不合理的地方，如： 图3.2 显示夹点和回路的初选换热网络1、 有冷流股在夹点以下使用了热公用工程（如换热器E-147、E-166）.2、 还存在有冷热流股跨夹点换热的情况，如换热器E-179等。

以上两种情况都会增加公用工程的用量，应尽量避免3、 在该网络中，有大量的回路存在，如换热器E-121与换热器E-179所构成的回路（图中黄线所示），这将徒然增添换热器数量，在经济上并不合理3.3 换热网络优化以最小公用工程用量为目标，并尽可能减少换热器数量 1、尽可能将跨夹点的换热情形去除 2、将夹点以上的冷公用工程移至夹点以下，同样，将夹点以下的热公用工程移至夹点以上 3、尽量避免高品位热量给低品位流股换热，即以温度相近为原则合理进行冷热匹配 4、网络中存在一股物流多次使用同一公用工程的几个匹配，可将其合并以减少换热器数量5、找出换热网络中的回路，将其打断，并进行热负荷集成分担，以减少换热器数量另外，在设计时可通过连接冷热公用工程的通路，进行网络松弛，以改变换热器匹配使换热满足要求也应当时刻注意尽量避免跨夹点换热、用高品位的公用工程为低品位流股换热经过以上各换热网络的优化手段，最终得到的换热网络如图3.3所示公用工程能耗有所减少，冷、热公用工程用量分别减少到了目标用量的110.4%和123.8%换热器数量由原来的69台减少到58台 图3.3优化后的换热网络 以下列出58台换热器换热情况：Heat ExchangerLoad/(kJ/h)Cost IndexAera/m2ShellsHot StreamCold StreamE-134E-134182365734662.4472.64113112-1326-27E-189E-18993118628135.5449.46531116-17T6-BOTTOME-126E-12651019200445155.11857.49548-9Cooling WaterE-132E-1322.3E+08272719411714.8224T5-TOPCooling WaterE-185E-1851212752635086.4974.20571128-29Very Low TemperatureE-187E-187572014026816.6745.010361T7-TOPVery Low TemperatureE-198E-1982164470710903424603.511018-1934-35E-176E-1762.48E+0818364187890.561646-47Cooling WaterE-194E-194330818524156451701.395418-19Cooling WaterE-190E-190412560.766799.9173.3064238-39T1-BOTTOME-150E-15030167227270203.51049.539314-152-3E-152E-152173607587010.93301.5282128-2926-27E-156E-1562907899110243.5352.5332236-37T5-BOTTOME-147E-14712879323194374.5755.103220-21Cooling WaterE-149E-14921409200210349.6837.752526-7Cooling WaterE-137E-1372895724498382.71358.1761114-15T3-BOTTOME-143E-1432956585116678.7453.14251T8-TOP34-35E-203E-203712789.998088.46299.9361236-37T1-BOTTOME-186E-1863295354566189.53203.3325124-25Very Low TemperatureE-131E-13129746800776129.63275.222748-49Cooling WaterE-171E-17117493530611309.32514.619612-132-3E-217E-2172113681446392.7118.1423116-17Very Low TemperatureE-213E-213177310.913585.076.520189136-37Cooling WaterE-215E-21514480554113346.8435.52081T2-TOPCooling WaterE-151E-1512101286711097674707.20810T2-TOP34-35E-138E-13858581098538278.82138.8426MP Steam44-45E-179E-17928401984623432.82578.1516T8-TOPT4-BOTTOME-128E-128268560060984.84180.0689142-43Cooling WaterE-130E-13094572030222.2856.67938140。