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近些年来,随着世界经济迅猛增长,各行各业对氧、氮、氩等气体的需求也日益增加。空气分离(简称空分)是生产高纯度氧气、氮气、氩气和其它工业气体的重要工业生产过程。空分作为原材料虽然不占成本,但电耗较大。随着空分设备的大型化,如何降低生产成本越来越受到企业的重视。空分过程多样,常用低温分离法,即将空气压低温液化的情况下,利用氧气、氮气、氩气的沸点不同而进行的精馏过程。空分装置作为多种产品同时产出的装置,空分产品的能耗分析与变负荷调节对产品能耗的影响是降低空分装置能耗的关键工作之一,所以最优设计和实时优化操作对整个装置的节能降耗具有重要意义。本文以某国企28000Nm~3/h的深冷空分装置为工业应用背景,利用Aspen Plus软件对其进行了过程模拟,并对80%、90%、100%、110%、120%五种负荷进行了变工况分析。主要研究内容及结论如下:(1)利用Aspen Plus软件对空分整个装置系统进行过程模拟,建立了与工厂实际相吻合的模型。通过优化计算,得到其各个塔的塔径以及其它重要的工艺参数。(2)利用Aspen Energy Analyzer软件对空分装置系统进行能量分析,对冷、热物流与共用工程之间进行匹配,得到最优的匹配方案。应用的Aspen Plus中的灵敏度的优化分析,以空分核心精馏塔下塔为例进行优化,优化结果为主精馏下塔塔压力为0.56MPa,进料温度-173.3oC,塔顶采出液氮量为1615kmol/h,精馏塔下塔的液体进料位置为第33块塔板。(本论文所提出建立的物性方法以及所使用的模型对现代空分模拟装置的模拟结果是可靠的,针对其结果进行合理分析,得到优化的方案对于工厂实际操作具有一定的指导意义)(3)经过80%~120%五种变工况的分析对精馏过程的主精馏塔压力、进料温度、进料位置、进料流量等对精馏单元的分离效果及换热器负荷的影响关系。不同负荷下的工况分析结果,对生产优化操作具有理论指导价值。模拟计算结果表明,所建Aspen Plus过程模拟能很好地表达实际装置的生产数据。