关于流程模拟和换热网络设计的一些干货!速来领取啦
要做超级高水平
2022年02月18日 23:20
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共2篇

       今年的化工设计大赛差不多要开始了(或者说已经开始了),作为化工设计的退役选手,对我之前负责的部分(流程模拟、换热网络设计)给大家一些建议吧~


一、流程模拟

       先说说流程模拟这个part,这部分主要做什么、怎么做、需要注意什么以及大赛的每个具体时间节点该完成到什么程度,给大家一些我的经验。

        如果你们队已经确定了工艺路线、找好了相关的动力学数据,那么现在已经完全可以开始搭流程了,搭流程时在模拟一下模块时需要注意,因为以下这些模块的参数合理不合理关乎到做换热网络设计时痛不痛苦

       1.塔模拟。塔模拟的正确设计过程是,先根据DSTWU的结果作为redfrac模块的模拟初值(熟练的话初值的确定其实可以不必这么麻烦,而且DSTWU其实也不怎么好用。),然后进行灵敏度分析确定回流比、塔板数、进料板等最优参数,最后添加设计规范达到分离要求,详细过程可以看我之前的视频:redfrac模拟及常见问题分析​

       这里要注意回流比和塔板数这类影响冷凝器和再沸器温度的参数,如果设置不合理,则会关系到之后冷热公用工程的用量、换热网络设计时不好处理。

        2.换热器。换热器的温度要正确设置,无论是冷凝器或是加热器,流股的进出口温差都不能太大,一般温差温差100度以上就算不合理的情况了,这将会导致之后这个换热器的冷(热)公用工程,以及你在设计这个换热器时会碰到换热面积很大的情况、换热网络设计也不好处理这类换热器,那么该怎么办呢?分段冷凝或者分段加热,比如如果要把40度的流股加热到200度,可以先加热到100度,再加热到150度,最后加热到200度,这样既方便你之后设置公用工程,在设计换热网络时这一块也特别好处理,因为这样一分,第一步(40度到100度)就可以用125度蒸汽加热,第二步(100度到150度)用175度蒸汽加热,第三步(150度到200度)用250度蒸汽加热。

        以上这两个模块关系到冷热公用工程的设置,间接关系到换热网络设计的难易,设置的对,换热网络就很容易搞定。

        然后流程模拟的步骤是:先设计不含节能技术、换热网络的初始全流程,然后再添加节能技术、公用工程,最后导入AEA软件进行换热网络设计。搭建初步的全流程模拟时,要注意动力学数据的来源是否正确、输入的是否正确,因为一旦输错,后面的流程就白白浪费时间搭了。然后还需要注意的地方就是循环,打循环之前,一定要保证要循环的流股纯度够纯,那么打循环就已经成功一半了,接下来可以通过赋值(全局赋值、局部赋值)、加计算器、改变收敛次数这些方法来完成循环。

       一般而言,全流程模拟(不含节能、换热网络)最晚最晚五月初就一定要完成了,之后开始其他部分的工作。

二、换热网络设计

       换热网络设计是大赛中最难、花费时间最多的一块,我个人建议这块的设计按照大赛的评分细则来,踩中得分点就行,只要没有其他过于离谱的设计,在全拿下得分点的情况下就已经是一个很完美的换热网络设计了,因为这一块花费时间很多,想设计得尽善尽美,那必定要花上很长时间,那其他部分的进度就会受到影响了。下面就得分点来说一些值得注意的地方。

       1.夹点的确定。如果流程当中换热器(包括塔的冷凝器和再沸器)的温度、公用工程都合理正确设置的话,那么夹点温度是很好确定的,因为做出来的经济-夹点曲线会出现一个最低点,那个最低点就是夹点。如果流程中上述地方设置的不合理,那这个曲线一般就没有最低点出现,大赛中尤其到国赛评分,评委老师都是看这个曲线有没有最低点,没有就会被扣分,有扣得重的,有扣得轻的。因为夹点的确定是换热网络设计的开始,如果开始就不合理了,那么设计出来的换热网络是不合格的。

       2.一般在全流程(不含节能技术)导入AEA进行分析,利用系统提供的方案进行修改,如果用添加了节能技术的流程导入AEA,那么添加了节能技术的换热器会被系统重新设计,提供的方案中就没有了节能技术,这时要在文档里说明。然后对系统的方案进行手动修改调整。

       3.换热面积过大、过小的换热器、较远距离的换热(也就是跨工段换热)的换热器在手动修改时都要删除,然后根据温位相符、热量相符的原则进行换热网络的设计。重点要分析过程热组合曲线的热量平台区,在文档中说明团队对于这部分的解决方案,如何回收这部分的能量。

      4.按以上规则设计的换热网络方案最终导入流程,那么换热网络的设计就完成了,总结来说就是在换热网络设计前,流程这一块的参数、公用工程的设置一定要万分合理正确,这一块工作很重要,如果在换热网络设计过程中,发现有地方不合理进行不下去,那出错的源头一定是流程中的地方(换热器参数、公用工程参数不合理),回到流程中仔细核对发现问题就能解决。

       之后我会专门出视频以实例来详细说明一下以上的问题,详细总结一下换热网络设计的全过程,以及流程模拟中的一些模拟技巧(打循环、加节能)。

        最后,希望参加化工设计的小伙伴都能学到知识、体验设计的快乐,取得自己满意的成绩!