Оптимизация рекуперативного теплообмена технологических потоков центральной газофракционирующей установки методом пинч-анализа, страница 7

2.Синтез технологических схем проектов реконструкции системы теплообмена установки ЦГФУ

Для того чтобы синтезировать интегрированную систему теплообмена рассматриваемых процессов построим сеточную диаграмму технологических потоков с указанием локализации пинча.

На рисунке 8 представлена сеточная диаграмма (вариант 1) для проекта реконструкции теплообменной сети. Тепловая интеграция выполняется за счет создания двух независимых подсистем ниже и выше точки пинча. В подсхеме выше пинча холодные потоки находятся в тепловом балансе с горячими потоками и горячими утилитами. Аналогично, в системе ниже точки пичча горячие потоки находятся в тепловом балансе с холодными потоками и холодными утилитами.

Для выполнения теплового баланса выше точки пинча, который соответствует составным кривым, горяие потоки 1, 8, 10 должы быть приведены к их целевым температурам за счет теплообмена с холоднами потоками. Поток №1 (кубовый остаток К1) охлаждается за счет холодного потока №14 (подогрев К3) в теплообменнике Т1. Поток №10 (конденсат) должен быть приведен к его целевой температуре 71°С, которая является температурой точки пинча. Для этого потока, входящего в пинч, должно строго соблюдаться правило DTmin. Поток №10 возможно привести к его целевой температуре только за счет теплообмена с потоком №14 (подогрев К3), в теплообменнике Т2.

Поток №8 (пентановая фракция) также должен приводиться к его целевой температуре 71°С. Однако, потоковая теплоемкость этого потока составляет всего лишь 1,42 кВт/к. Для охлаждение данного потока с 82°С до 71°С необходимо 15,62 кВт. Устанавливать теплообменник на столь малую нагрузку нецелесообразно, поскольку это увеличивает капитальные затраты без получения значительной экономии тепловой энергии. В результате охлаждения потока №8 только охлаждающей водой потребление горячих и холодных утилит увеличится на 15,62 кВт.

Холодный поток №11 (исходная ШФЛУ) в доститеме ниже пинча приводится к его целевой температуре за счет нагрева горячим потоком №9 (конденсация паров К4) в теплообменнике Т4 и, затем, за счет негрева потоком №10 (конденсат) в теплообменнике Т3.

Краткие характеристики рекуперативных теплообменных аппаратов для системы теплообмена (вариант 1) представлены в таблице 3. Расчетные спецификации рекуперативных теплообменников для варианта 1 приведены в приложении 2. Утилитный теплообмен в разработанной теплообменной системе осуществляется в существующих аппаратах. Потреьбление горячих утилит составляет 40167 кВт, а холодных- 41026 кВт.

Второй вариант реконструкции системы теплообмена представлен на сеточной диаграмме рис. 9. Система рекуперации и утилитный нагрев выше точки пича аналогичны варианту №1. Подсистема ниже пинча отличается незначительно: теплообменник Т3 остается на своей позиции как и для варианта 1, а вместо теплообменника Т4 появляются два других.

Поток №11 (исходная ШФЛУ) в этой схеме потдогревается за счет потока №3 (охлаждение ЭПФ) в теплообменнике Т5, затем в теплообменнике Т4 потоком №5 (бутановая фракция). После этого поток № 11 доводится до его целевой температуры в Т3, который аналогичен варианту №1.

Таблица 3

Основные технические характеристики теплообменных аппаратов в 1 варианте интеграции

Таблица 4

Основные технические характеристики теплообменных аппаратов во 2 варианте интеграции