受网络夹点控制的装置的改造分析

本文分析了过程夹点和网络夹点的不同,指出了在改造过程中存在网络夹点,并且节能潜力受网络夹点的控制,同时提出了克服网络夹点的途径,即分流和调整换热网络结构。通过对某炼油厂润滑油加氢补充精制装置的分析。提出了不分流时克服网络夹点的方法,即同一温闰的冷流体按热溶流率CP值减小依次被加热;同一温位的热流体按CP值减小依次被冷却。最后,文章对该装置提出了采用“一改动方案”的改造方案,节能效果和经济效益显著。     

水级联法确定间歇用水过程的夹点及废水最小化

利用水级联分析法对间歇过程用水网络进行研究,确定过程的用水夹点及最小新鲜水用量和最小废水排放量,提出了间歇用水过程的全局夹点的概念,考虑了用水过程的流率限制,在水级联表格中用流率替代了传统水级联分析法中的传质量,识别过程中每个时间段的局部夹点及公用工程目标,通过全局夹点和局部夹点的比较,指出过程的用水瓶颈,设置储罐打破瓶颈,使用水网络公用工程目标最小化。通过实例对水级联分析法进行了详细的阐述,计算结果与文献一致,表明该方法是一种易于理解、直观且简便有效的确定间歇过程用水网络的夹点及最小公用工程的方法。     

基于夹点技术的换热网络优化和Aspen的实现过程

介绍了夹点理论在换热网络集成优化过程的原理,和采用夹点理论对换热网络集成优化的步骤、物流匹配原则;通过某氯碱企业的一个实例,介绍了采用Aspen Energy Analyzer软件对换热网络的集成优化的过程。     

过程全局夹点分析与超结构MINLP相结合的能量集成最优综合法

提出了过程全局夹点分析与超结构混合整数非线性规划 (MINLP)相结合的能量集成最优综合法 .各单过程内部换热优化匹配后 ,进行各过程剩余冷、热负荷与公用工程系统的全局夹点分析 ,确定全局热集成目标 ,在此基础上建立包含过程剩余热负荷产生各等级蒸汽、剩余冷负荷使用各等级蒸汽加热的各种可能匹配方案的公用工程换热网络超结构及其MINLP模型 ,采用混合连续进化算法求解得到过程与公用工程换热网络最优改造方案 .大型乙烯装置能量集成应用算例表明 ,可充分发挥全局夹点分析法确定改造目标的简洁实用性和超结构MINLP寻求最佳方案的优点     

间歇过程的热集成

用某啤酒厂啤酒酿造生产流程作为间歇过程的一个实例， 利用夹点分析方法对该过程的用能状况进行分析、诊断， 探讨了在间歇过程中利用热集成原理进行节能改造的方法     

甲醇合成及精馏单元的能效优化

生产甲醇的工艺一般都有能耗和水耗的弊端,所以对工艺的节能过程的研究非常有必要。这篇文章以生产10万吨天然气制甲醇为背景,综合考虑了合成甲醇以及精馏两个单元操作。以夹点技术为理论基础,对换热网络进行分析,换热匹配中对于夹点不合理的地方找出来。回收系统的高温热源,提出了两种换热网络的优化方案。     

考虑热泵的换热网络的过程改变分析

基于夹点技术原理,可以得到换热网络所需要的最小冷、热公用工程。采用合理的过程改变设计,可以进一步减少冷、热公用工程的消耗。在换热网络中布置热泵,可以有效地回收利用过程中存在的低温余热,同时减少冷、热公用工程的消耗,提高能量利用率。在夹点技术的基础上,定性分析了带热泵的换热网络中过程改变对冷、热公用工程用量的影响。研究结果表明,在受热泵影响的区域内,热泵可以将原本不能节能的过程转变为可以节能的过程改变。因此,当换热网络中带有热泵时,过程改变是否有利于节能还需要综合考虑热泵的影响。通过研究带热泵的换热网络中的过程改变,进一步拓展了过程改变的研究范围,所得结论可以作为判断过程改变是否有利于节能的依据。     

洗化厂换热网络优化

对某洗涤剂化工厂脱氢Ⅰ装置换热网络利用夹点方法进行了节能分析及优化设计。新的换热网络较原换热网络减少原换热网络中需热负荷和冷却负荷。避免了公用工程的双重浪费,达到降低操作费用的目的。     

夹点技术在换热网络优化中的应用

换热网络的优化设计是石化行业生产过程中经常遇到的问题,夹点技术在换热网络优化中有着重要的地位。本文简要阐述了换热网络的基本思想以及夹点技术在换热网络中的应用,用一个简单例子说明了如何运用问题表格法来确定换热网络的夹点,并介绍了夹点技术存在的局限性。     

间歇过程单杂质用水网络设计

提出了一种利用时间-纯度两维用水图进行用水网络设计的方法,分别提出了无中间储罐和有中间储罐的设计规则。该方法把水的纯度作为一维,把时间作为另一维,从而更好地同时描述间歇用水过程的时间特性和杂质特性。它首先通过水级联分析技术确定间歇过程用水网络的夹点及最小公用工程,然后利用时间-纯度图和设计规则来合成用水网络,对有储罐的情况,确定了储罐的数量与容量,最后利用时间-水网络图描述了所合成的最优间歇过程用水网络,并探讨了用水过程流量对网络的影响。通过文献实例计算,表明该方法简单、直观、有效。     

基于自组织Petri Net优化设计换热网络

基于Petri Net的动态并发特性和逻辑表述能力,构造最小传热温差优化、夹点分析、网络综合及结构调优模块。首先,根据Petri Net激发规则和垂直传热原则,实现最小允许传热温差的优化;然后,根据Petri Net四则运算机制,实现夹点分析数据流辗转传递,确定夹点、最大热回收和最小冷、热公用工程等信息;进而,根据Petri Net监督学习机制,拓扑夹点设计可行性经验规则,综合初始换热网络结构;最终,根据Petri Net自组织机制,通过断裂环路、松弛路径,实现换热网络渐进调优。通过实例计算说明提出方法的可行性和有效性。     

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。     

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。     

多管程换热器网络的最小温差分析与夹点设计

在实际生产过程中,多管程换热器广泛应用,其中既存在逆流换热也存在并流换热。针对多管程换热器网络中并流换热与逆流换热时换热温差对夹点特性尤其是换热网络综合的影响,定量分析最小温差的选择与夹点特性及其总费用的关系。兼顾管程数目的选择以及换热网络总费用两方面因素,以年度化总费用最低为目标,优化求解多管程换热器网络的最小温差。然后,将求得的最小温差作为夹点温差,遵循夹点设计原则综合换热网络。同时,计算得出多管程换热器网络的F_T修正因子,并对结果进行分析。最后,结合示例对比分析求解结果,证明方法的有效性。     

Design of heat exchanger network based on entransy theory

The heat exchanger network (HEN) synthesis problem based on entransy theory is analyzed. According to the characteristics of entransy representation of thermal potential energy, the entransy dissipation represents the irreversibility of the heat transfer process, the temperature difference determines the entransy dissipation, and four HEN design steps based on entransy theory are put forward. The present study shows how it is possible to set energy targets based on entransy and achieve them with a network of heat exchangers by an example of heat exchanger network design for four streams. In order to verify the correctness of the heat exchanger networks design method based on entransy theory, the synthesis of the HEN for the diesel hydrogenation unit is studied. Using the heat exchange networks design method based on entransy theory, the HEN obtained is consistent with energy targets. The entransy transfer efficiency of HEN based on entransy theory is 92.29%, higher than the entransy transfer efficiency of the maximum heat recovery network based on pinch technology.     

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。     

基于夹点技术的辛醇与异丁醛装置用能分析

针对某引进的辛醇与异丁醛装置,进行了换热网络的夹点分析,得到了不同的最小换热温差下该装置的节能潜力。在对整个装置的13个二段进行能量利用情况分析后,结合夹点技术的原则,研究了能量利用的合理性,并给出了48条结论。然后从节能的角度说明可以利用其热量的工艺物流,给出了每个换热器是否应进行改动的建议,为下一步的换热网络节能改造设计奠定了基础。     

甲醇合成及精馏单元的能效优化

甲醇生产工艺普遍存在能耗、水耗过高的问题,对该工艺进行过程集成节能研究,具有重要的意义。以60万t/a煤制甲醇装置为背景,将处于上下游关系的甲醇合成及精馏单元作为一个系统考虑。利用夹点技术对该系统的用能现状和换热网络进行了分析,找出了违背夹点设计原则的不合理换热匹配。在此基础上,通过充分回收系统高温热源尤其是甲醇合成塔出塔合成气的能量,提出了2种现行换热网络的优化方案。方案1:节约低压蒸汽34.8%,节约脱盐水和循环冷却水21.1%,其中节约1.2 MPa低压蒸汽2 277.7 kW,节约0.3 MPa低压蒸汽20 544.4 kW;方案2:节约低压蒸汽30.8%,节约脱盐水和循环冷却水18.7%,其中节约1.2 MPa低压蒸汽6 027.0 kW,节约0.3 MPa低压蒸汽14 157.5 kW。当1.2 MPa与0.3 MPa低压蒸汽价格差距较大时,选择方案2较合理。     

过程工业换热网络合成研究进展

阐述了过程工业换热网络优化设计的基本方法,分别指出了夹点技术、数学规划法和人工智能法的基本原理、优缺点、应用领域及国内外的发展状况,并对其做了展望,指出需要更接近于工程实际的考虑.     

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。