PDF《基于热量集成原理的》

基于热量集成原理的 过程诊断与调优 甲醇氧化生产甲醛 ? CH3OH + 1/2O2 ? HCHO + H2O ? 银催化剂工艺;

? 工艺特点:入口甲醇含量高于爆炸上 限;

产品中含有一定量的甲醇,便于短 期储存和运输;

但增加甲醇原料消耗;

加阻聚剂,可以降低甲醇含量.

? 目的:老厂诊断! 甲醇 甲醛 溶液 Air CP E1 E2 E3 H1 H2 St St CW C1 C2 CW Cd St Rb 反应器 Ab DC 废气 冷凝液 甲醛生产工艺流程 压缩机 52C 40C 40C ? 55C 85C 580C 6C 45C 94C 15C 54C 52C 50C 150C 115C 67C 41C 40C 31C 数据采集 ? 列出在该流程中换热器网络中的流股 (能量参与者和公用工程流股);

? 换热器网络热流股(初温、终温、热容流率) ? 换热器网络冷流股(初温、终温、热容流率) ? 反应器和压缩机冷流股(初温、终温、热容流率) ? 公用工程(初温、终温、热容流率) 扩充的总 组合曲线 夹点温度 55°C 蒸汽 E3 冷却水 20kW 5.30MW 2.43MW 2.41MW 再沸器 热机在过程中的设置 热源以100% 的效率做功 QC=QC,min+Q2 QC=QC,min QC=QC,min - W QH=QH,min + W QH=QH,min + Q1 QH = QH,min 夹点 Q1 Q2 没有热集成 余热发电、 提高热效率 热机 诊断的预备知识1 热泵、放热反应器、压缩机等在过程中的设置 夹点 热泵 W浪费! 更不可取 合理! QC=QC,min+W QC=QC,min-Q2 QC=QC,min QH = QH,min C Q1 QH = QH,min C W QH = QH,min 诊断的预备知识2 分离系统在过程中的设置 没有热集 成! 提高了能量利用率 QH =QH,min +(QREB C QCON) QC=QC,min -(QREB C QCON) QH =QH,min +QREB QH =QH,min QC=QC,min QC=QC,min + QCON QREB QREB QREB 诊断的预备知识3 反应器的用能诊断 ? 将E

1、E

2、E3从GCC中分离出来;

? 精馏塔的再沸器和冷凝器保留作为背景 工艺中;

? 夹点温度从55°C移到了84-99°C;

? 进料加热器位于背景过程夹点和背景 GCC曲线以下;

产品冷却器位于它们之 上;

反应器子系统放置是合理的! 背景过程 Tp = 84~99°C 反应 热产品冷却 进料预热 精馏塔的用能诊断 精馏塔的用能诊断 ? 将再沸器和冷凝器从GCC中分离;

? 没有影响背景工艺的夹点温度(原因);

? 再沸器和冷凝器之间的焓差是由于进料 和出料之间的焓流率不同引起的;

? 由于精馏塔穿越夹点操作,精馏塔没有 合理放置. 蒸汽 2.37MW 再沸器 冷凝器 冷却水5.23MW Tp=55 ° C 压缩机的诊断 压缩机的诊断 ? 将压缩机从GCC中分离出来,夹点没 变;

? 由于压缩机将功转化为热能,它的出口 温度在夹点以下,所以是不合理的. ? 应该给压缩机子系统增加一台预热器和 一台冷却器;

背景过程 压缩机 Tp=55 ° C 调调优优?反应器位置合理、精馏塔和压缩机位置 不合理.根据经济条件的约束进行调优. ? 精馏塔:通过提高操作压力,将精馏塔 调到夹点以上;

? 压缩机:增加预热器和冷却器,但是与 投资相比,决定不作调整. ? 换热器:略 冷却水4.79MW 再沸器 冷凝器 蒸汽 2.05MW Tp = 55°C