基于热损失的换热网络夹点设计法

现行的换热网络目标方法,在进行换热网络价格估算时,未考虑热物流的热损失。在真实的设计中,换热器壳体保温后仍与环境温度相差较大,则其热损失不可忽略。文章提出了一个新的基于热损失的换热网络夹点设计法,该方法首先以综合费用最小为目标确定出最小温差,然后建立问题表格确定出夹点位置及最小公用工程消耗,最后再进行换热网络设计。文中采用某石油常减压换热网络系统为典型算例对该方法的前两步进行了分析研究,论证了该方法的必要性及可行性。结果表明:该方法与基本Linnhoff夹点技术法估算的投资费用有较大的差距之外,在一定的最小温差下,其与基本Linnhoff夹点技术法确定的夹点位置不同,公用工程消耗也有较大的差距。     

基于热容流率的换热网络夹点设计法

以Linnhoff换热网络夹点技术理论为基础,提出了在进行换热网络设计时,考虑热容流率随温度发生变化时确定夹点位置的方法,并结合实例进行分析计算。该法对夹点位置、最小温差、公用工程用量的确定更加准确,对投资费用的估算也更接近于实际。     

基于夹点技术与超结构模型的多程换热网络最优综合

基于热力学原理,以夹点技术为基础结合数学规划法,采用两步法综合多程换热网络。第一步在多程换热网络热力学分析的基础上优化求解最小温差,计算公用工程用量。第二步将求得的最小温差作为夹点温差,将网络分为夹点之上和夹点之下两个子网络,建立多程换热网络的超结构模型,确定流股匹配并优化网络配置。最后,以换热网络总费用最小为目标,连接两个子网络,权衡设备投资费用和操作费用,综合多程换热网络。该方法基于热力学原理,改进了夹点技术在多程换热网络综合中的应用,进而实现了多程换热网络的自动综合。示例分析证明了本文所提方法的有效性。     

基于夹点技术与超结构模型的多程换热网络最优综合

基于热力学原理,以夹点技术为基础结合数学规划法,采用两步法综合多程换热网络。第一步在多程换热网络热力学分析的基础上优化求解最小温差,计算公用工程用量。第二步将求得的最小温差作为夹点温差,将网络分为夹点之上和夹点之下两个子网络,建立多程换热网络的超结构模型,确定流股匹配并优化网络配置。最后,以换热网络总费用最小为目标,连接两个子网络,权衡设备投资费用和操作费用,综合多程换热网络。该方法基于热力学原理,改进了夹点技术在多程换热网络综合中的应用,进而实现了多程换热网络的自动综合。示例分析证明了本文所提方法的有效性。     

甲基叔丁基醚装置的换热网络优化

采用了夹点技术对MTBE装置的现有换热网络进行了节能研究。分别计算出换热系统的夹点温度、最小传热温差以及最小公用工程负荷。找出了现有换热网络中存在的问题。通过对换热网络的分析和优化改造,实现了装置的节能减耗。改造后热公用工程消耗为63.3 kW,节能82.8%;冷公用工程的消耗为103.1 kW,节能73.7%。     

基于经济学观点确定换热网络传热温差

从分析和经济学的角度提出了确定换热网络最小传热温差的方法。在基于夹点技术温焓图的基础上,把冷、热公用工程物流的基本属性同工艺物流的组合曲线一起标示于温焓图上,组成平衡组合曲线。对平衡冷、热组合曲线进行分段积分,较精确地求取换热网络传热过程的损失。以损费用代替公用工程的能耗费用作为操作费用,确定经济目标函数,用以计算最佳的传热温差。该方法为合理地降低能源消耗指明了方向,同时揭示了能量在过程系统中演变和变化的本质。     

环氧丙烷装置换热网络的分析与优化

利用夹点技术对某环氧丙烷装置换热网络进行了分析,并提出优化改造方案。基于MATLAB的操作型夹点分析表明,现行换热网络夹点温差偏大(34℃)。优选夹点温差为20℃,可得最小加热和冷却公用工程量分别为1 981 kW和9 132 kW,而现行换热网络中加热和冷却公用工程量分别为3 049 kW和10 201 kW,存在较大节能潜力。进一步分析表明,现行换热网络存在违背夹点设计原则的现象,导致用能不合理。考虑换热网络变动的复杂程度和经济性,提出了一种简便的优化改造方案,可减少冷热公用工程量各300.5 kW。     

基于最佳ΔTmin的催化裂化装置低温余热回收网络设计

为使石化企业大量的低温余热得到充分利用,以某12万t/a加工重油的催化裂化中试装置单元存在的低温余热作为研究对象,采用问题表格法讨论了该系统最小传热温差ΔTmin对最小公用工程加热负荷QH,min的影响,得到最佳的ΔTmin为15℃,在此ΔTmin下,该过程最小公用工程加热负荷QH,min为409 364.10 kW,所需的最小公用工程冷却负荷QC,min为163 763.95kW。介绍了夹点技术,换热网络设计采用夹点之上的设计和夹点之下2步分别优化,并得到最终的综合换热网络。     

换热网络控制与工艺一体化设计研究

研究换热网络的控制与工艺一体化设计,全面考虑换热网络的弹性设计和控制问题,提出用两步法设计换热网络:第一步,使用给定工艺条件设计法的夹点设计法进行初始设计;第二步,在换热网络的操作夹点附近设置旁路,通过对旁路流量的优化控制,使换热网络在不同的工况条件下公用工程消耗都能接近最小.     

换热网络操作夹点分析与旁路优化控制

换热网络夹点设计法是从设计的角度,针对某一给定的典型操作条件而进行的,而炼油化工过程的生产条件经常在一定范围内波动。在实际的生产中,换热网络的操作夹点和最小温差与设计值往往不尽相同,为换热网络的优化控制带来了一定困难。因而近年来对于换热网络夹点技术以及旁路优化控制方面的研究不断深入,但将夹点技术与换热网络控制集成的方法仍不成熟。本文从操作的角度求解并分析换热网络结构已定或网络正在运行情况下的操作夹点,定性分析操作夹点的变化规律,并提出在操作夹点附近设置旁路实现网络的旁路优化控制,从而将夹点技术应用于换热网络旁路优化控制中。实例仿真表明,这一旁路优化控制方法在满足控制要求的同时明显降低了网络的总公用工程,验证了其有效性。     

柴油加氢装置过程模拟与节能研究

针对某炼油厂处理量为3.5 Mt/a的柴油加氢装置,应用Aspen Plus流程模拟软件建立了装置的数学模型,计算得出了与现场标定数据比较吻合的模拟结果。根据计算结果,利用夹点技术对其换热网络进行节能分析与改造。首先以夹点温差为20℃,确定换热网络能量目标。该装置换热网络的夹点温度为95.4℃,最小热公用工程量为5 085.7 kW,最小冷公用工程量为20 613.9 kW,与现有换热网络热公用工程13 870.8 kW相比,存在8 785.1 kW的节能潜力。然后消除违背夹点规则的不合理换热匹配,进一步优化,并提出了改造方案。该方案新增7台换热器,可节约热公用工程8 450.5 kW,约降低了60.9%的能耗,取得了良好的节能效果。回收期为0.67年。     

夹点技术及其在换热网络中的应用研究

首先阐述了夹点技术的基本原理,利用夹点技术对原油常减压蒸馏装置的换热网络进行设计,运用问题表法求取夹点温度、最小公用工程。     

煤制合成天然气甲烷化工序换热网络设计与优化

利用Linnhoff夹点技术,对煤制合成天然气过程中甲烷化工序的换热网络问题进行了分析,通过建立问题表、绘制温焓图,寻找夹点;引入低温锅炉给水代替部分冷却水,减少冷公用工程消耗,副产低压饱和蒸汽,回收过程余热,提高了能量综合利用效率。     

考虑压降的换热网络研究

在换热网络综合设计中,压降是一重要影响因素。安装泵、压缩机等设备可克服流体流动过程中的阻力损失,这些动力设备的投资费用和能耗费用(简称动力费用)是换热网络总投资的重要部分,所以年总费用目标函数中应包括公用工程费用、换热器投资费用和动力费用,这三者应作权衡处理来决定最优夹点温差ΔTmin,以得到年总费用最小、结构更优化的换热网络。     

基于夹点技术的环氧丙烷工艺系统换热网络优化方法

基于夹点技术,采用整体系统和子系统换热网络优化法对氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络进行优化及对比,得出较佳优化方法. 利用Aspen软件对提取工艺系统流股数据进行校验并计算. 结果表明,现行网络夹点温差为30 K,整体系统夹点温度为329.5 K,子系统换热网络夹点温度分别为327, 329.5, 317.2 K;整体系统优化后节约能耗595.3 kW,分别占原系统热、冷公用工程能耗的17.47%和5.23%;子系统优化后节约能耗610.6 kW,占原系统热、冷公用工程能耗的17.91%和5.36%. 氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络优化利用子系统优化方法较佳.     

苯乙烯装置换热网络的集成与分析

采用夹点技术对已采用蒸汽凝液余热部分回收的苯乙烯装置进行了能量利用分析,分析表明:现行换热网络需加热公用工程22024.8 kW,通过对换热网络的夹点分析和计算,可得该装置的最小加热公用工程为21489.89 kW,最小冷却公用工程为27064.85 kW.在充分考虑了现行换热网络已有的结构和特点后,提出了最大限度的回收能量的换热网络改造方案.     

醋酸乙烯精馏装置节能改造中夹点技术的应用

采用夹点技术对醋酸乙烯精馏装置的换热网络进行用能分析。以夹点温差10℃,找出该装置换热网络的夹点温度在80℃和70℃处,计算得到装置的热公用工程用量从18141.28 kW减少到16201.72kW,节能潜力10.69%。结合现行换热网络结构进行设计优化,实现换热面积减少61.12 m2,热负荷减少1129.53 kW,循环水用量减少6.01×104kg.h-1。     

考虑间接换热额外换热温差的间歇过程储热集成

间歇过程流股间换热有直接换热和间接换热两种方式，通过储热介质进行间接换热会产生额外的换热温差。现有的夹点分析方法考虑间接换热额外换热温差后，难以得到经济且可行的储热集成方案。本文在夹点分析的基础上，提出了一种考虑间接换热额外换热温差的间歇过程储热集成方法。该方法首先使用不同的直接换热和间接换热温差进行热级联分析，确定储热集成后的最小冷、热公用工程用量，识别储热位置和储热量，并依据热级联分析结果，建立时间段温焓图确定储热介质温度，得到储热方案。然后，将储热流股转化为放热时间段的冷流股和需热时间段的热流股，进行换热网络综合与优化，得到符合实际应用的储热集成方案。最后，通过经典实例证明了所提方法的可行性和有效性。     

混合烷烃脱氢产物分离单元的换热网络优化

以某25万t/a的混合烷烃脱氢装置为背景,选取其中产物分离单元,采用Aspen Plus软件对其进行了流程模拟,模拟结果与现场数据吻合良好。在此基础上,利用夹点技术对现行工况的换热网络进行了夹点分析,在最小换热温差10℃条件下,现行换热网络冷热公用工程的节能潜力分别可达11.61%和8.88%;优化脱乙烷塔进料温度后,节能潜力可分别提高至12.48%和9.60%。通过计算机模拟发现现行换热网络存在着跨越夹点换热器。提出了换热网络优化设计方案,优化换热网络相比于原换热网络冷热公用工程消耗量分别降低12.21%和9.39%。     

轻烃回收装置换热网络的夹点分析与优化

介绍了夹点技术及其应用,并结合项目实例,对某炼厂轻烃回收单元换热网络进行了夹点分析与优化,充分利用系统内部换热。优化后的换热网络加热公用工程总消耗节省了2 157.7 k W,节能18%;冷却公用工程总能耗节省了3 080 k W,节能24.8%,公用工程耗量的减少给全厂带来可观的经济效益。