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2019 年 “ - ” 东华科技 恒逸石化杯 第十三届全国大学生化工设计竞赛 武汉科技大学酯有香如故队 扬子石化年产40 万吨醋酸乙烯项目 节能技术应用说明书 指导老师：雷杨 团队成员：肖文、李豪、唐欣伟、王维珊、陈宇 目录 换热网络设计及热泵节能技术应用说明书 1 一、概述 1 二、塔能耗分析2 三、热泵精馏分析 3 四、塔间热集成分析 5 五、总结 8 热泵节能技术应用说明书 1、概述 本项目为扬子石化年产 40 万吨醋酸乙烯，用乙烯、乙酸、氧气通过一系列 的预处理、反应、分离、提纯得到主要产品醋酸乙烯、副产品二氧化碳及乙醛。 在整个生产过程中，运行操作成本是一个重要评价参数。原料的预热、冷却、精 馏等都是非常耗能的过程，会消耗大量的公用工程。 本项目采用气相乙烯法直接在 9MPa、152℃的流化环境下制备醋酸乙烯工 艺。该工艺由原料预处理、醋酸乙烯合成与吸收、二氧化碳吸收、醋酸乙烯提纯 等四个工段组成。流程中精馏塔数量较多，精馏又是能耗极高的单元操作，而传 统的精馏方式热力学效率很低，能量浪费很大。如何降低精馏塔的能耗，充分利 用低温热源，已成为人们普遍关注的问题。 在精馏塔节能技术中，其中热泵精馏和塔间换热效果明显且经济效益较优， 本项目选取适合的精馏塔进行两种节能方案的设计。 热泵精馏是把精馏塔塔顶蒸汽加压升温，使其用作塔底再沸器的热源，回收 塔顶蒸汽的冷凝潜热。热泵可认为是热机的逆过程。热机从高温位热源吸收热能，用 于对外做功和传给低温位热源。热泵需要提供外界功或者驱动能，用于将低温位 热源的热能移取并提高其温位。当塔顶与塔底的温差相差不大时，可考虑热泵精 馏实现热集成。热泵精馏充分利用了温差小、跨夹点传热的特点，通过改变精馏 塔塔顶蒸汽温位使原本不能换热的流股有换热的可能，从而提高了可回收能量的比 率，实现了较大程度的节能。 塔间热集成是利用两塔之间冷热工艺物流交换，以实现能量匹配利用，同时 减少冷热公用工程的消耗量。 为了充分利用过程中的能量，本项目在醋酸乙烯提纯工段中，对精馏塔 T0602 采用了热泵精馏技术对工艺流程进行了优化。对精馏塔 T0501 和 T0601 采用塔间热集成技术对工艺流程进行优化。 2、塔能耗分析 先将系统中精馏塔的冷凝器和再沸器符合从aspen 中调出汇集，包括冷凝器、 再沸器的负荷和温度。其具体信息见表 2-1。 表2-1 精馏塔能耗表 冷负荷 冷温 热负荷 热温 塔 （Gcal/h ） （℃） （Gcal/h ） （℃） T0101 0.00 124.82 15.74 135.26 T0402 4.42 104.02 9.04 168.09 T0501 122.21 100.38 148.82 137.87 T0502 15.04 88.95 19.34 120.65 T0601 1.68 53.79 19.19 71.10 T0602 19.68 59.91