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天然气回收装置换热网络优化设计黄明忠,等
天然气回收装置换热网络优化设计
Optimization Design of the Heat Exchanger Network
for Natural Gas Recovery Plant
黄明忠多淸张学霉袁德成
(沈阳化工大学信息工程学院,辽宁沈F阳110142;辽河油回油气集输公司2,辽宁盘第124010)
摘要:对某天然气回收装置换热网络的节能潜力进行了研究,应用夹点分析法找出了原换热网络不合理的环节及原因,并据此对
该装置的换热网络进行优化设计,形成翻新设计方案。该翻新设计改进了换热网络中不合理的环节,使装置换热网络的加热公用工
程和冷却公用工程分别节省37.7%和27.4%的电能。优化改进后的换热网络提高了过程能量回收能力,每年可节省电能37.6万
kWh,达到了降低过程能耗的目的。
关键词:天然气换热?络翻新设计夹点分析优化节能
中图分类号:TFO8
文献标志码:A
Abstract The energy saving potentiality of the exchanger network of certain natural gas recovery plant is studied, by using pinch analysis
method, the unreasonable aspects and causes of existing exchanger network are found out, and the optimized design of the network is carried
out, thus the retrofit design is obtained. This design improves the unreasonable aspects of the heat exchanger network, and saves energy 37.79
and 27. 4% respectively for the heating common engineering and cooling common engineering in heat exchanger network of the plant. The
optimized and improved network enhances the recovery capability for process energy, saves energy 376000 kwh every year, and reaches the
purpose of reducing process energy consumption
Keywords: Natural gas Heat exchanger network Retrofit design Pinch anaiysis Optimization Energy saving
的翻新设计方案。该方案对节能减排、降低生产成本
0引言
有重要意义。
流程工业一般分为反应转换、分离提纯、换热网络
和公用设施等4大类单元操作,其中换热网络用于提1工艺流程简介
高能源利用率。除了使用设备和工艺强化技术提高能
天然气回收装置的工艺流程分为原料气压绵预冷
效之外,应用控制强化技术实现系统节能、降低生产成工段、脱甲烷塔工段、脱乙烷塔工段、脱丙烷塔工段和
本、合理利用资源也是近年来研究的热点2。在工脱丁烷塔工段5个部分。
业应用领域,夹点分析法是获得成功应用的过程系统
①原料气压缩预冷工段
「程技术。该方法包括最大能量回收目标的方法
原料气经压缩机后压力达到38.5kg/cm2,然后进
最小公用工程及投资费用目标的方法3的、考虑面积入换热器Eっ、E2换热,换热后温度下降到-45℃。其
与匹配数量的方法”和双温差法等”。这些方法在中,E3为使用氨液制冷剂的冷却器;E2为多物流高效
新工艺设计、翻新改造优化等多种场合使用)。
天然气是用量仅次于煤和石油的矿物质燃料,同板翅式换热器。原料气通过E2与脱甲烷塔工段的多
时天然气的加工也是高耗能的产业。因此,面向全流股物流进行换热冷却。
程开展节能优化具有巨大潜力。本文应用夹点分析
②脱甲烷塔工段
法,分析了某天然气回收装置换热网络的节能潜力,发
冷却后的原料(气液混合)进人脱甲烷塔,塔顶气
现系统用能的“瓶颈”,并据此给出了该装置换热网络体经Eっ冷却,部分冷凝并提供回流,排出的气体进人
E;换热器冷却甲烷塔顶气体后,先后进人一级、二级
士ー五863计划基金资助项目(编号:2008.4A042902)。
膨胀机降低气体温度,然后分别进人Es、E2换热器给
修政稿收到日期:2012-09-14。
甲烷塔进料气、甲烷塔顶气体、原料气提供冷量。脱甲
第一作者黄明忠(1975-),另,2005年毕业于沈旧化工大学控制理
论与控制工程专业,蕤硕士学位,讲师;主要从事复杂系统控制与优化技
烷塔顶排出的气体在膨胀、换热后再经压缩机,其气体
术、计算杌辅助过程工程(CAPE)、生化过程建穫与最优控制的研究。
压カ为8kg/(e2,略高于界区压カ,再经空气冷却器
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PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION VOL 33 No 12 December 2012
万方数括