基于模拟的单/双压蒸发有机朗肯循环结构选择

针对单/双压蒸发有机朗肯循环(ORC)系统的工质和结构选择问题,结合Aspen Plus模拟和夹点理论分析,以120～200℃的低温热源为例,对单\双压蒸发ORC系统在不同工质条件下的热力学性能和换热过程进行了研究。结果表明:热源和工质换热形成的夹点类型是单/双压蒸发ORC系统结构选择的关键。对于单压蒸发ORC,随着工质临界温度的降低,工质在最优条件下与热源形成的夹点类型由泡点夹点(VPP)逐渐变为泡点和进口双夹点(VPPPPP),并最终形成单独的进口夹点(PPP);在形成VPPPPP双夹点时,单压蒸发系统效率达到最大;研究还指出VPPPPP双夹点是单/双蒸发结构选择的临界点,并据此获得了单/双压蒸发系统结构选择的定量关联式,为ORC系统工质和结构的选择提供了定量分析基础。     

乙烯热泵系统的换热网络分析

夹点技术在石油化工行业换热网络分析中广泛应用,依据夹点技术的基本原理与设计原则,利用Aspen Energy Analyzer软件对某大型乙烯装置中的乙烯热泵系统换热网络进行了分析。分别对增加换热器消除跨夹点传热及改变乙烯塔操作压力2种情况下的换热网络进行了分析。结果表明,工艺设计过程中不应只单纯追求无跨越夹点传热和低能耗,应综合考虑一次投资、操作费用及投资回收周期,从而经济、合理地综合评价能耗。     

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.     

提纯回用氢网络的夹点变化规律

在氢系统中引入提纯装置可以经济有效地提高氢气的回用率,是氢系统中广泛采用的方法。但引入提纯回用过程可能会影响氢系统的夹点位置,还可能使氢系统出现多夹点。由于夹点对系统性能的分析与优化具有极其重要的作用,而夹点位置的变化则会影响到用氢过程的匹配。在氢夹点技术的基础上,通过图示分析法,研究了在不同提纯产品浓度下提纯回用过程的夹点变化规律和趋势,对于考虑提纯回用的氢网络集成具有重要的意义。     

夹点技术在水网络中的研究与应用

常规的节水策略主要通过直观定性分析,通常用于单个单元操作或局部的用水网络中,这样虽然能达到一定的节水基的,但不能使整个用水系统的新鲜水用量和废水产生量达到最小。与常规的节水策豫相比,水夹点技术是从系统的角度对整个用水网络进行设计优化,以使水的重复利用率达到最大。文章介绍了水夹点技术的原理,对水夹点技术在国内外的研究进行了综述,并对其在国内的发展趋势进行了展望。     

醋酸裂解后续过程的能量回收

醋酸裂解是化工生产中的一个重要过程,其后续过程中存在着能量未充分回收利用的情况。文中利用夹点技术对醋酸裂解后续工艺的用能情况进行分析,经分析该系统为阀值问题,系统中热量过剩,故不需外加热源,所有冷物流升温所需的热量均由热工艺物流提供。但由于公用工程的引入,系统出现了2个公用工程夹点,仍需遵循夹点分析原则进行设计。针对现有的工艺流程的用能情况,利用夹点分析软件Aspen Energy Analyzer,依据夹点匹配的要求,同时考虑阀值问题的换热网络设计原则,文中提出了2种节能改造方案,并对2个方案的节能效果进行比较。经计算2个方案的节能效果均可达到40%以上,综合各方面因素考虑,方案1改造效果更好,应优先考虑。通过对醋酸裂解过程换热网络的改造,可减少冷热公用工程用量,节约成本,提高经济效益。     

甲醇合成及精馏单元的热集成

夹点技术是换热网络优化设计的一种方法,本文利用夹点技术对甲醇合成及精馏单元进行了系统用能分析,找出了用能状况不尽合理之处.将甲醇合成及精馏两个单元作为一个系统整体考虑,提出了甲醇合成及精馏单元的换热网络优化方案.优化后整个系统可以节约低压蒸汽22.2%,节约循环冷却水14.9%.     

高通量换热器用于低温发电系统的研究

针对高通量换热器用于有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）低温发电系统进行了理论研究,以芳烃装置二甲苯塔余热回收为实例,选取6种工质运用Aspen Plus模拟软件分析了普通光管蒸发器夹点温差对ORC系统的影响,并将使用高通量蒸发器时ORC系统的发电性能与使用普通蒸发器时进行了对比分析。结果表明：芳烃装置ORC发电系统蒸发器夹点温差越小,发电性能越好,但小于10℃后普通换热器面积急剧增大,成本升高,限制了ORC系统发电性能的提升。以最佳工质R601夹点温差12℃时作为基础工况,高通量蒸发器的总换热系数比普通蒸发器可增加26%以上,使用高通量蒸发器比普通蒸发器的换热面积减小21%,若换热面积保持不变,夹点温差可减小2.5℃,此时ORC系统的净输出功率可增加约49kW,R601流量减少1559kg/h,发电性能得到了提升。     

循环冷却水最小流率目标值的确定

循环冷却水是工业用水系统中最重要的一种用水类型,其用量由过程系统的冷却需求决定.从系统的角度,分别探讨了如何用水夹点法和热夹点技术中的总复合曲线来确定循环冷却水流率的目标值,并对其间的差异进行了比较和分析,对于企业的节水工作有着重要的指导意义.用这两种方法对某装置的冷却水网络进行了分析,确定了不同情况下的冷却水的最小流...     

大型复杂过程系统用能的诊断与调优

针对大型复杂过程系统用能的诊断与调优，发展了夹点分析（夹点技术）方法。提出采用虚拟温度法，确定各流股匹配换热的传热温差；将过程的夹点分析区分为操作型夹点计算与设计型夹点计算两个层次：操作型夹点计算用于过程用能的诊断；设计型夹点计算指导过程用能的调优。基于以上改进，开发了大型复杂过程系统用能诊断与调优策略，并应用于国内某厂乙烯装置的节能改造，可使该装置吨乙烯能耗降低４．１８７ＧＪ。应用表明本文提出的方法是指导大型复杂过程系统用能诊断与调优的有利工具。     

考虑效率的功交换网络问题表格法

功交换网络与换热网络和质量交换网络存在类似性.本文将夹点技术推广到功交换网络,提出了确定功交换网络最小公用工程功消耗量的问题表格法.该方法中,根据功源功阱压力从高到低顺序将压力可分成若干区间,通过计算每个区间的剩余功和亏缺功,确定系统的最小公用工程功消耗量,计算亏缺功时可同时考虑功量交换的传递效率.这种方法可同时确定功...     

基于Aspen的MVR沼液浓缩系统的换热网络分析

MVR技术是一种新型的节能蒸发技术,它的主要原理是对蒸发过程中产生的二次蒸汽进行再压缩处理,从而能够最大程度地利用其热能。此外,夹点技术在化工行业换热网络分析中已经得到了非常广泛的运用,根据夹点理论的应用原则,利用Aspen Energy Analyzer软件对Aspen Plus模拟出的MVR沼液蒸发浓缩系统进行换热网络分析。结果表明,进行换热网络优化过后,系统经济性得到了一定的提升,对实际工程中的热网设计起到了一定的参考意义。     

夹点理论及其在换热网络优化中的应用

文章主要介绍夹点理论的概念以及在换热网络优化中的应用,利用夹点理论对常减压生产装置进行换热网络优化。改造后原油换热终温从250℃提高到283℃,大大减少了燃料用量,减少装置的能耗。     

碳酸二甲酯的合成及换热网络的优化

节能减排越来越受到人们的重视,夹点技术是目前应用最广泛的热集成技术之一。文章利用夹点技术对碳酸二甲酯合成工艺进行了系统用能分析,找出了用能状况不尽合理之处。将碳酸二甲酯合成及精馏四个单元作为一个系统整体考虑,提出了碳酸二甲酯合成及精馏单元的换热网络优化方案。优化后整个系统可以节约低压蒸汽33.7%,节约循环冷却水93.6%。     

具有不同操作工况的装置的热集成

针对具有不同操作工况的连续过程,为了使装置在任一工况下均能达到最大节能潜力,基于夹点技术,根据各工况所对应的夹点位置,扩展了夹点设计原则,提出了一个具有不同操作工况的装置的热集成方法,该方法可以使装置中固定不变部分换热网络结构相同,并且在不同工况下装置的换热网络始终是最大能量回收网络.     

Improving Adsorption Dryer Energy Efficiency by Simultaneous Optimization and Heat Integration

Conventionally, energy-saving techniques in drying technology are sequential in nature. First, the dryer is optimized without heat recovery and then, based on the obtained process conditions, heat recovery possibilities are explored. This work presents a methodology for energy-efficient adsorption dryer design that considers sensible and latent heat recovery as an integral part of drying system design. A one-step pinch-based optimization problem is formulated to determine the operating conditions for optimal energy performance of such an integrated system subject to product quality. Because the inlet and target stream properties of the heat recovery network are determined by the adsorption drying conditions, they are unknown a priori and thus are determined simultaneously within the overall optimization using the pinch location method. Energy balances are written above and below the various pinch point possibilities and the optimal pinch point is that which minimizes the amount of external heating utility required while satisfying drying and thermodynamic constraints. Results for a single-stage zeolite adsorption drying process with simultaneous heat recovery optimization show a 15% improvement in efficiency compared to a sequentially optimized system. The improvement is traceable to alterations in enthalpy-related variables like temperatures and flow rates. The discrepancy in optimal operating conditions between the sequential and simultaneous cases underscores the need to change system operating conditions when retrofitting for heat recovery because previous optimal conditions become suboptimal when heat recovery is introduced. Also, compared to a conventional dryer (without an adsorption process) operating under similar conditions, energy consumption is reduced by about 55%.     

夹点技术在重芳烃分离装置节能改造中的应用

使用夹点技术对某重芳烃分离装置现行的换热网络进行分析优化,以夹点温差16℃,找出该装置换热网络的夹点平均温度159.5℃,其中夹点处的热流温度为167.5℃,冷物流温度为151.5℃。计算得到装置节能潜力336.6×104kJ/h。结合该装置现行的换热网络提出了2套换热网络优化改造方案,通过2套方案的比较和可行性分析,最终确立所选方案,该方案可实现节能14.0%,节能效果显著。     

国内换热网络综合方法研究进展与展望

换热网络作为大型工业企业的能量回收系统,对降低企业能耗、提高能量利用率具有重要作用,其设计方法一直是国内外学者的热点研究课题。本文介绍了我国换热网络综合方法的研究进展,对设计方法进行了分类阐述,分析了夹点设计方法、数学规划方法和优化算法的研究成果和存在问题。最后展望了同步综合方法和优化算法是未来的主要研究方向和重点,为指导综合方法的不断改进和实际应用服务。     

夹点技术在煤气化制甲醇工艺中的应用

采用夹点技术对某30万t/a煤气化制甲醇项目的换热网络进行了分析,明确了渣水处理单元、变换热回收单元、低温甲醇洗单元、甲醇合成及精馏单元消耗公用工程的目标值和设计值,揭示了各单元的工艺优化方向和节能潜力。夹点分析结果表明:把整个系统集成起来作为一个有机结合的整体来看待,优化匹配的机会大大增加,节能潜力巨大。