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%。     

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。     

基于分馏系统回流取热优化和结构微调的换热网络优化

过程工业中,换热网络的运行与分馏系统的运行是密切相关的,分馏系统的回流取热及分配将直接影响换热网络的操作,因此优化分馏系统的回流取热是网络能量优化的必然要求.本文提出了以回流热为媒介的分馏系统和换热网络能量运行协同优化的思想,并提出了实现这种优化的方法,即通过流程模拟,逐次调优分馏塔的回流操作,在保持全塔热平衡及分馏系统产品质量和收率的条件下,尽量多取出高温位的回流热和少取出低温位的回流热;并同时采用夹点技术,通过流程模拟建立新的回流条件下的换热网络的网格图,以此调整跨夹点传热的换热器,实现网络的结构优化及运行优化.实例应用表明本文所建立的方法是可行的.     

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。     

计算机辅助换热网络两步法优化综合

本文提示了换热网络优化综合的两步法.第一步为应用夹点设计法(PD法),在给定的最优夹点传热温差的基础上,综合出一初始的优化网络.本文通过对夹点概念的理论分析,推导出求取最优夹点温差的解析式.计算实例表明,利用此解析式求取最优夹点温差值具有计算简便、准确的优点.第二步为在第一步所获得的初始优化网络的基础上,建立换热网络优化综合非线性规划数学模型,其目标函数为投资和年操作费用,其约束条件为各换热器及分流器、混合器的物料平衡、热量平衡、传热方程等等.应用逐次二次规划法优化软件VMCON进行求解.计算实例表明:经过非线性规划法优化所得的换热网络,其费用比仅由第一步所获得的初始优化网络下降14%,比由其它调优方法所改进的换热网络也要好.为了工程上使用的方便,将上述方法开发成一换热网络自动综合积成软件,该软件包括:1.扩展表格程序.该程序将换热网络综合问题的原始数据和综合结果通过此表格输入或输出.2.3DPLOT绘图程序.它可将冷、热物流匹配关系以图形方式绘出.3.换热网络综合程序.该程序应用夹点设计法对给定的冷、热物流进行网络综合,产生一初始优化网络.4.换热网络模拟程序.对已知结构及尺寸的换热网络进行模拟计算.5.标准换热器数据库.它包括若干标准换热器的尺寸和性能等数据.并     

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。     

加氢裂化装置换热网络的节能改造

针对一套20世纪80年代引进的加氢裂化装置,首先对其进行了夹点分析,由于该装置仍然存在温度低于夹点温度的加热器,特别是由于存在跨越夹点的传热,该装置中占实际加热公用工程用量一半以上的用能是不合理的.针对这些用能不合理的环节,对装置进行热集成,并结合工程实际和经济性因素,提出了2种换热网络优化改造方案,并对换热器网络改动最小的方案进行了调优.     

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。     

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。     

基于自组织Petri Net的间歇过程换热网络优化设计

根据热级联分析法的基本思想,在优化设计连续过程换热网络的自组织PetriNet模型中,引入时间库所表示间歇过程时间,使其适合于优化设计间歇过程换热网络,拓展了PetriNet对时间的表示形式,有利于对系统可达性进行研究。另外,根据垂直匹配原则,对换热网络夹点匹配的分流问题进行了研究,建立了综合考虑夹点规则的数学公式,有利于快速准确地进行夹点处流股的分流匹配。通过实例计算说明了提出方法的可行性和有效性。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。