化工生產(chǎn)一體化系統(tǒng)能量集成及彈性操作.pdf

1、MDI一體化項(xiàng)目作為世界上規(guī)模大、產(chǎn)品鏈長(zhǎng)、工藝構(gòu)成復(fù)雜程度高的項(xiàng)目之一，生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)能潛力巨大，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的能量梯級(jí)利用以及換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與綜合，提高能源利用率，對(duì)化工行業(yè)一體化具有突出的示范意義。
　　本論文圍繞這一主題，以MDI一體化系統(tǒng)甲醇子工藝為例，分析了甲醇子工藝能量梯級(jí)利用以及甲醇子工藝換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與綜合。
　　根據(jù)工藝流程信息與文獻(xiàn)資料，利用ASPEN PLUS軟件對(duì)甲醇工藝進(jìn)行全流程模擬，得到了主要換

2、熱單元的熱負(fù)荷以及進(jìn)出用能設(shè)備的物流信息。再根據(jù)用能一致性原則，將主要換熱設(shè)備和用能設(shè)備轉(zhuǎn)化為相當(dāng)?shù)睦淞鞴珊蜔崃鞴?。采用夾點(diǎn)技術(shù)法，利用Aspen Energy Analyzer軟件對(duì)其冷、熱流股進(jìn)行匹配，得到了能耗最小的換熱網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法和換熱網(wǎng)絡(luò)初步綜合，得到了滿足工藝要求的換熱方案。
　　將基于方差的全局靈敏度分析方法——Sobol’法引用到換熱網(wǎng)絡(luò)靈敏度分析中。對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 Sobol’法全局靈敏度分析，在各流股溫度

3、波動(dòng)的邊界值為?15％，熱容流率波動(dòng)的邊界值為?10%的條件下，建立數(shù)學(xué)模型。采用Latin超立方采樣確定了各因素波動(dòng)的邊界值。通過(guò)結(jié)果分析確定全局靈敏度分析三條規(guī)律。通過(guò)分析，得出反應(yīng)氣冷卻氣H1初始溫度值對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)操作性能的影響最大，反應(yīng)氣冷卻氣H1初始溫度值與其它因素交互作用明顯。
　　對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行彈性分析，計(jì)算換熱網(wǎng)絡(luò)各因素的單調(diào)性，得到物流出口溫度波動(dòng)值域的兩個(gè)邊界極限值。建立甲醇工藝彈性分析數(shù)學(xué)模型，確定目標(biāo)函數(shù)與約

4、束條件，并用LINGO軟件對(duì) NLP模型進(jìn)行求解。得出換熱器的最終面積。模擬后的換熱器面積總和與原換熱器面積總和相比，減少的比例為1.62%，減少的總面積為105.44m2。
　　逐一分析了換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)裕量與換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行后換熱器熱垢對(duì)換熱器換熱效率的影響。以換熱網(wǎng)絡(luò)旁路設(shè)置原理為基礎(chǔ)，建立甲醇工藝換熱網(wǎng)絡(luò)旁路優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)過(guò)分析確定了甲醇工藝換熱網(wǎng)絡(luò)旁路優(yōu)化的位置。即在加壓塔冷凝器H2與常壓塔冷凝器H8兩股流股的換熱器上設(shè)置