资源描述：
《多夹点换热网络综合与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第3期北京化工大学学报Vol.27,No.32000年JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY2000多夹点换热网络综合与分析刘洪谦 麻德贤(北京化工大学化学工程学院,北京 100029)摘 要:在石油化工等现代过程工业中,经常会遇到具有相变的过程物流,这些物流很容易使系统出现多个夹点。利用Linnhoff的夹点理论对系统进行启发式综合时,可根据夹点的具体位置将系统划分为若干个子系统,在这些系统中进行有效的综合。实际综合结果表明,采用这种方法能合理地分配系统的公用工程消耗,对促进系统的可控性、可操作性
2、和运转的安全性具有一定的指导意义。关键词:过程系统工程;换热网络;夹点中图分类号:TQ02118/7引 言能量回收与转换系统是过程系统工业的重要组成部分。过程系统能量综合的主要目的是在工艺单元优化的基础上,对过程系统进行有效的能量分析,得到高效、合理的能量回收系统。目前对过程能量[1]回收系统进行评价的方法以夹点分析方法为主,它能对单夹点系统进行有效的能量分析。在实际过程系统中,为充分回收与利用过程物流所携带的能量,需要引入不同温度等级的公用工程,或利用闪蒸实现对过程物流能量的充分挖掘。对工艺进行上述图1 夹点的示意图安排,通常会使系统出现多夹点现象。多夹点的
3、出Fig11Theschematicofpinchpoint现,为过程系统的能量分析与综合增添了一定难度。incompositecurve1Linnhoff的夹点能量综合理论过程系统能量综合与分析较为成功的方法首推[1]Linnhoff的夹点分析方法。它的基本原理是:一个热回收系统通常包含一组需加热的冷物流和一组需冷却的热物流,这两种物流在工艺过程中所需要的热量一部分来自于冷热物流间的相互换热,另一部分由公用工程提供。若系统热回收达到最大程度时,外界提供的公用工程最小。此时冷热物流间出现最小允许传热温差Δtmin的地方,就称之为夹点(pinchpoint),如
4、图1所示。图2 公用工程用量与夹点的关系夹点将整个换热网络分解为夹点上的热端、夹Fig12Therelationshipbetweenutilitiesandpinchpoint收稿日期:1999205220第一作者:男,1965年生,郑州大学化工系讲师,在职博士点下的冷端两个独立的子系统。图2显示了公用工生程用量与夹点之间的关系。在夹点上可用较低温位·10·北京化工大学学报 2000年的热公用工程进行加热,在夹点下可用较高温位的上依旧有符合式(1)、(2)的部分存在,则认为系统还冷公用工程从温度较高的区域移走热量,并将此热存在
5、着另外一个夹点。需要说明的是,在该“夹点”量用于加热热水或副产蒸汽,同时又可以减少冷却处,系统的夹点最小温差将和另外一个夹点处的温水用量。差有所不同,该夹点即为“伪夹点”。如果在进行夹夹点是整个热回收网络换热温差Δt最小的点点分析时,公用工程的引入会导致多夹点情况的产或复合热容曲线图上的“瓶颈”点。在夹点附近,从生,则可将多余的夹点称为公用工程夹点。具有相夹点向两端的Δt是增加的。为保证换热温差Δt变的物流或公用工程通常会导致“伪夹点”的产生。不小于Δtmin,每个夹点匹配流股的热容流率F必须满足以下条件:在夹点以上 ∑FH≥∑FC(1)在夹点以下 ∑FH≤∑
6、FC(2)或 ∑Fout≥∑Finto根据夹点理论的基本假设可知,利用夹点对换热网络进行能量分析时,只能找到一个理论意义上的夹点。2 多夹点系统的公用工程分析[2]利用表1所示的匹配物流,得到复合热容曲线,如图3所示。可将流股7、8、9、14当作具有相变的物流来对待。在图3中,夹点1是通过Linnhoff图3 多夹点的复合热容曲线的夹点理论获得的过程夹点。Fig13Compositecurveswithmultiplepinchpoints表1 炼厂换热匹配物流在复合热容曲线图上,过程夹点、“伪夹点”将Table1Thegasolinefractionatin
7、gplantproblem系统分为若干区域。在图3中,夹点2是一个“伪夹tsttF点”。夹点2处的最小温差和夹点1处的有所不同,物流-1)/℃/℃/(kW·℃可以根据复合热容曲线及两个夹点的实际位置将网1217100150100148142络划分为两个区域,以进行有效的公用工程消耗分2971005010027132析及网络综合。3135100501001111253 实 例4155100501007910151801005010042192在过程工业中,除利用冷(热)载媒的相变热获62101005010021166得公用工程所需热量外,还可利用载媒在单一相态7
8、1551501541502850010
