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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

芳烃低温热回收相变换热系统的热力特性

王子涛 王元华 倪艳涛

王子涛, 王元华, 倪艳涛. 芳烃低温热回收相变换热系统的热力特性[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220606001
引用本文: 王子涛, 王元华, 倪艳涛. 芳烃低温热回收相变换热系统的热力特性[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220606001
WANG Zitao, WANG Yuanhua, NI Yantao. Study on Thermodynamic Characteristics of Phase Change Heat Exchange System for Aromatics Low Temperature Heat Recovery[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220606001
Citation: WANG Zitao, WANG Yuanhua, NI Yantao. Study on Thermodynamic Characteristics of Phase Change Heat Exchange System for Aromatics Low Temperature Heat Recovery[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220606001

芳烃低温热回收相变换热系统的热力特性

doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220606001
详细信息
    作者简介:

    王子涛(1997-),男,浙江金华人,硕士生,主要研究方向为化工节能减排

    通讯作者:

    王元华(1968-),E-mail:jswyuanua@ecust.edu.cn

  • 中图分类号: TK11+5

Study on Thermodynamic Characteristics of Phase Change Heat Exchange System for Aromatics Low Temperature Heat Recovery

  • 摘要: 针对芳烃联合装置塔顶低温热回收工艺存在取热介质泄漏造成催化剂及吸附剂失效的问题,提出采用中间工质相变换热以确保工艺本质安全的取热方案。采用Aspen HYSYS及EDR建立了现场工况100kW的芳烃低温热回收相变换热系统全流程模拟的稳态数值模型,通过实验与数值模拟相结合的方法验证了稳态数值模型的可靠性,进行了工艺及结构参数对系统热力特性影响规律研究,结果表明:随除盐水入口温度上升,系统热负荷、工质循环流量及液位高度逐渐减小,工作温度逐渐上升;随塔顶气流量增加,系统热负荷、工作温度先增加后减小,工质循环流量、液位高度先减小后增加,且除盐水入口温度越低,临界流量值越大;随除盐水流量增加,系统热负荷、工质循环流量、液位高度逐渐增加,工作温度逐渐降低。在大温差及除盐水流量较大情况下,为避免系统传热性能受驱动力限制,须确保安装高度不小于液位差;系统热负荷随上升管管径增大而逐渐增加,且在管径大于159 mm后基本不变;下降管“断流”情况下,系统热负荷随安装高度增加而逐渐减小,实际安装高度无须过分增加;采用卧式(再沸器)和卧式(冷凝器)组合的系统换热量比卧式和立式组合大3%左右。

     

  • 图  1  工质压焓图及相变换热系统结构图

    Figure  1.  Pressure enthalpy diagram of working medium and structure diagram of phase change heat exchange system

    图  2  芳烃低温热回收相变换热系统全流程模拟的数值模型

    Figure  2.  Numerical model of whole process simulation of aromatic hydrocarbon low temperature heat recovery phase change heat exchange system

    图  3  程序计算逻辑框架图

    Figure  3.  Program calculation logic framework

    图  4  塔顶气、除盐水及工质温度随热流变化关系

    Figure  4.  Variation of overhead gas, demineralized water and working medium temperature with heat flow

    图  5  水工质相变换热系统热力特性实验平台

    Figure  5.  Experimental platform for thermodynamic characteristics of hydraulic medium phase change heat exchange system

    1- reboiler; 2-working medium; 3-electric heating rod; 4-pressure sensor; 5-temperature sensor; 6-riser; 7-condenser; 8-downcomer; 9-gear flowmeter

    图  6  实验值与计算值对比

    Figure  6.  Comparison between experimental value and calculated value

    图  7  热负荷、工质循环流量随工艺参数变化关系

    Figure  7.  Relationship between process parameters and system heat load and circulating flow of working medium

    图  8  工作温度随工艺参数变化关系

    Figure  8.  Relationship between process parameters and working temperature

    图  9  液位高度随工艺参数变化关系

    Figure  9.  Relationship between process parameters and liquid level height

    图  10  管径对系统热力特性影响

    Figure  10.  Influence of pipe diameter on system thermodynamic characteristics

    图  11  热负荷与安装高度变化关系

    Figure  11.  Relationship between thermal load and installation height

    图  12  安装高度对系统热力特性影响

    Figure  12.  Influence of height on system thermodynamic characteristics

    图  13  安装方式对系统热力特性影响

    Figure  13.  Influence of installation mode on system thermodynamic characteristics

    表  1  除盐水及塔顶气工艺参数

    Table  1.   Process parameters of demineralized water and overhead gas

    ParameterNumerical value
    Demineralized waterOverhead gas
    Mass flow1370 kg/h929 kg/h
    Inlet temperature60 ℃144 ℃
    Dryness01
    Outlet temperature120 ℃120.3 ℃
    Inlet pressure400 kPa119 kPa
    Thermal load100 kW100 kW
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    表  2  实验值与计算值相对误差

    Table  2.   Relative error between experimental value and calculated value

    Demineralized water flowRelative error/%
    100 L/h200 L/h300 L/h
    Working temperature0.800.840.51
    Circulating flow5.355.425.42
    Liquid level height0.660.660.60
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-03
  • 网络出版日期:  2022-08-23

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