化工节能课件 第四章 夹点技术.ppt

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1、第四章夹点技术分析与应用4.1绪论节能的发展：余热回收；单元操作及设备的节能和优化；过程系统节能和优化。过程集成的主要技术是夹点技术，国外许多大公司先后应用。赫斯特、拜耳、联碳、孟山都、杜邦、ICI等公司应用并收到巨大的经济效益：新厂设计与传统比较节能30-50%，节省投资10%，老厂改造节能20-35%，改造投资回收年限0.5-3年。美国联碳公司应用夹点技术取得的效益工艺过程项目类型节能效果/万美元/年投资费用/万美元/年回收期/月石油化工改造105506专用化学品改造13.95.75专用化学品改造

2、8.20.61特许成套设备新设计130节约投资-石油化工改造63--有机化工改造100607有机化工改造124.3183.518专用化学品改造57204有机化工改造200805过程工业的系统和子系统工艺过程子系统指反应器，分离器等工艺流程；热回收系统指各换热器组成的加热冷却的系统；蒸汽动力子系统指锅炉，蒸汽和冷却水的管网。工艺过程子系统热回收子系统蒸汽动力子系统原料产品能量供给废热排出从能量角度看，三个子系统相互影响，密切相关。工艺条件或路线的改变将影响对换热网络和蒸汽动力网络的要求；换热网络回收率的

3、提高将减少蒸汽和冷却水的数量；蒸汽级别和冷却水的温度也将影响热量回收和冷却水的数量。夹点技术可用于新厂建设，也可老厂改造；夹点技术可以以能量为目标，也可以经济为目标；夹点技术可用于换热网络的集成，合理配置热机和热泵，确定公用工程的级别，消除瓶颈，提高生产能力。怎样节省能源？HOTCOLD换热器200℃50℃40℃120℃两条或两条以上的热流股与两条或两条以上的冷流股怎么匹配？夹点技术是用来做什么的？夹点技术是用来优化综合换热网络，并且能对整个过程系统的能量进行分析与调优，实现过程系统的低能耗操作。当一

4、股物流吸入或放出dQ热量时，其温度发生dT的变化，则dQ=CP·dT式中：CP—热容流率，单位为kW/℃。热容流率是质量流率与定压比热的乘积。如果把一股物流从供给温度TS加热或冷却至目标温度TT，则所传的总热量为：Q=∫CP·dT什么是夹点技术？若热容流率CP可作为常数，则Q=CP(TT-TS)=ΔH这样就可以用温-焓图上的一条直线表示一股冷流被加热或一股热流被冷却的过程。温焓图TtTsT,℃H,kWAB△T△H=Q（1）单一曲线物流的复合温焓线CP值越大，T-H图上的线越平缓冷物流热物流（2）组合曲

5、线将多个热物流和多个冷物流用温焓图表示。THC1B(1a)冷物流C1、C2在T-H图上的标绘AC2DC线段平移不影响Q值。Q=CP(TT-TS)=ΔH在过程工业的生产系统中，通常总是有若干冷物流需要被加热，而又有另外若干热物流需要被冷却。对于多股热流，我们可将它们合并成一条热复合曲线；对于多股冷流，我们也可将它们合并成一条冷复合曲线。THC1B(1b)构造组合曲线AC2DCEFTHC1E(1c)C1和C2的组合曲线AC2DC1+C2FTHC1(1d)冷物流C1、C2、C3在T-H图上的标绘C2C3AB

6、CDEFABCDEF划分温区计算各温区内的热量热流的复合温焓线每一个温区的总热量可表示为：热流的复合温焓线当有多股热流和多股冷流进行换热时，可将所有的热流合并成一根热复合曲线，所有的冷流合并成一根冷复合曲线，然后将两者一起表示在温-焓图上。在温-焓图上，冷、热复合曲线的相对位置有三种不同的情况热流体放出热量QR=冷流体吸收热量QR夹点形成：从上图可见，图中交点为夹点，这时热量利用为最大，外加热源和冷源为最小。但是，在夹点温差为零下操作需要无限大的传热面积，是不现实的。QRQHQC由于传热需要一定的温

7、差，可以通过技术经济评价而确定一个系统最小的传热温差—夹点温差。因此，夹点可定义为冷热复合温焓线上传热温差最小的地方。夹点的特征夹点处的传热温差最小夹点处系统的热通量为零确定了夹点温差之后的冷热复合曲线图T-H图上描述夹点选用不同△Tm值对夹点位置的影响一过程系统含有的工艺物流为2个热物流及两个冷物流，数据见下表。冷热流股最小传热温差△Tmin=20℃，试确定过程系统的夹点位置。物流标号热溶流率Cp(kW/℃)初始温度Ts(℃)终了温度Tt(℃)热负荷Q(kW)H12.015060180H28.090

8、60240C12.520125262.5C23.025100225夹点位置的确定方法一、T-H图法A、在T-H图上画出组合曲线。T，℃50100H150150300450600720H1H2C1C2T，℃50100H150150300450600720△T=20℃水平移动B、移动某一曲线使两曲线间最短距离等于20℃。此最短距离处即为夹点。Qc,minQr,maxQh,minPQC、从夹点图上可以得出如下信息：（a）该过程系统所需的最小公用工程加热负荷Qh