夹点节能及其换热网络综合应用探讨杨鸿剑封子文丁智刚王海生林浩地木拉提。新硎，脱г夯，は担，略裎诼衬酒敫30000；2.中石化塔河分公司，新碰库车842000〉设计的基本原理工程要求与热力学分析方法，并对某常减压蒸馏装置换热网络进行优化设计，结果明换热网络的热回收率得到显著提高，达到较好的节能效果。 夹点技术是英国曼彻斯特大学8.0，任教授及其同事于七十年代末在前人研究成果签础上提出的过程能量综合，088 1泔6砰00技术的门方法学，是对过程能量系统优化设计改造和降低能耗的比较成热的技术1.夹点技术在揭过程系统若干局部能量结构特征的础础上，提出了系列简便易行的，虽然是近似的但在工程上较实用的综合方法，将过程设计的系统分析与网络合成提到了新的度，是当今过程合成中*重大的突破之1换热网络综合化学工业的个重要特点就是石油天然气煤等既是能源又是原料，也就是说减少能源消耗就是节约了原料，就是多出了产品，这使得节能工作在化工工业中有着重要的地位，随着人们能源意识耗水平经济效益。 在炼油化工系统中，为了充分利用过程产生的热量，必须采用有效地换热网络。换热网络的组成和换热器尺寸的选取直接关系到投资和运行费用热力学效率有效能效率，或称为火用效率，又保持较低的设备运行操作费用，符合现代节能工作的要求。采用常规的工艺计算很难达到效果，所以常常采用系统工程的*优化予以解决。 随着科学技术的发展，现代化工过程工业装置日趋大型化和联合生产化。特别是随着能源危机为基础的传统化学工程方法由于忽略了整个系统因而弊端重重，已经不能适应大型炼油装置的*优设计控制和管理的要求。人们认识到，要把个炼油过程的工厂设计得能耗*小，费用*小和环境污染*少，就必须把整个系统集成起来作为个有机结合的整体来看待，达到整体设计*优化。这样，在系统工程运筹学化学工程过程控制计算机技术及现代数学等学科的基础上产生和发展起来了种新兴的技术科学化工讨程系统下程。 在许多炼油装置特别是常减压蒸馏装置中，些物流需要加热，而另些物流需要冷却。合理地把这些物流匹配在起，充分利用热物流去加热冷物流，提系统的热回收能力，尽可能地减少公用工程如蒸汽冷却水等辅助加热和冷却负荷，无，男，1994年毕北于成都理工大学应用化学系油田化学专业，获工学丛士学位，现任新石油学院科研处副处长，高级工程师。 疑将提高整个系统的能量利用率和经济性。合理有效地组织物流间的换热问，涉及到如何确定物流间匹配换热的结构以及相应的换热负荷分配。 换热网络综合就是要确定出具有较小或*小的设备投资费和操作费用，并满足把每个过程物流由初始温度加热到目标温度的换热器网络。其中，设备投资费用主要与换热面积及换热设备台数有关；而操作费用主要与公用工程消耗量有关。这个目标因素之间的关系1. *初的换热网络研究是以尽可能的回收系统内部能量减少外加能量为目标，因此问被归结为数学中的任务分配问，建立相应的数学模型进行求解。这些研究大都只注重数学求解，对实际应用没有太大的指导意义。 换热网络是从能量密集型的过程设计中，以提高能量利用效率为目标发展起来的。具体的其理论和方法产生于换热器网络综合问的研究。*初是以热力学第定律分析为基础，用有效能的概念探讨能量的合理利用如和，通相继在这方面作了开创性的研究工作。他们先后发现了过程系统内的能量流动存在着夹点化4打加，后来，1如油，将这发现应用于全过程系统的能量分析及有效利用，逐渐形成了称之为夹点技术，丁6，的过程设计方法。今天，夹点技术已成为*主要的过程集成技术，其精髓在于确定过程设计所能达到的目标这些目标包括能量设备原材料费用以及柔性等，并将所确定的目标应用于实践。夹点技术是目前国外炼油行业广泛使用的种方法，许多企业都从应用夹点技术中获益。据，油，公司1988年报进，他们运用夹点技术对500家企业1000套装置中的换热网络进行了设计改造，平均可降低公用工程消耗30以上，改造投资回收期为51年5. 2夹点技术的基本方法8.沾，6教授首先提出在换热网络中存在个*小的允许传热温差么，这点即为夹点，它限制了网络*大热量的回收。无论多么复杂的热量传递网都可以按定的规则合成热量组合曲线，热流组合曲线与冷流组合曲线之间的*小垂直温差即为网络的夹点，2，两组合曲线横坐标重叠部分为热量传递系统的换热负荷中部分，左边为公用工程冷却负荷中8部分，右边为公用工程加热负荷中，糠郑，ü，∪∈，当的夹点温差就可以达到*小的公用工程负荷，达到热量*经济的匹配以实现节能的目的。夹点分析是以化工热力学为基础，它的判据是经济目标函数，可以选用年总费用设备投资费用*大热量回收量*少换热器数目等作为经济目标函数，但目前般采用年总费用更为实际和直观。当年总费用确定为目标函数后，改变夹点温差以便获得网络所需的*优年经济目标值。 0丁，10如368明760，野包括以下主要设计步骤温差，或者根据能量回收的要求确定相应的夹点温差，确定夹点位置。 在夹点处将网络分为2个独立的子网络，即夹点以上的网络和夹点以下的网络。 从夹点开始，采用夹点设计规则包括物流数与分支规则和热容，规则分别设计夹点以上的网络和夹点以下的网络。 两个子网络相加，形成个总体初始网络，该网络完成预定的能量回收目标。 回路，减少单元数，简化初始网络。这通常伴随着能量回收量的减少，亦即公用工程消耗的增加。 通过剩余问分析和驱动力004进步优化网络。 7改变理4直到发现了*低费用的换热网络，相应的夹点温差称为*佳夹点温差，设计过程结束。 根据夹点设计法规则，换热网络不应跨夹点换热，夹点之上的吸热部分不能使用冷公用工程，夹点之下的放热部分不能使用热公用工程。故必须首先确定夹点温度及过程用能状况，才能决定是否可用发生蒸汽或预热软化水采暖水及调整换热流程等手段降低过程能耗。 3夹点技术在常减压装置上的应用探讨我国原油常减压蒸馏装置的工艺流程基本相同，般工艺原则流程为原油预热般要求原油进人初馏塔或闪蒸塔的温度在200250；之间，为此，首先利用系统余热，如常减压塔中段回流常线油常底油及减压塔渣油将原油加热到指定温度。脱后原油在初馏塔或闪蒸塔内预分馏出轻油汽，从初馏塔或闪蒸塔底得到的底油，用泵送人常压炉加热到360，370丈人常压塔，自塔顶分出汽油，经换热冷凝和冷却至30，40尤，部分作塔顶回流，部分作汽油组分。常压塔般有34个侧线，分别采出煤油轻柴油和重柴油。常压塔般设有12个中段回流，以取出塔内多余的热量。减压蒸馏常压塔底重油温度约为35，1左右，用热油泵抽出送到减压加热炉，加热到410=，笥胰爰跹顾，R话慵跹顾窝沽ξ，0毫米汞柱。为了维持塔内度真空，减压塔顶只出少量产品，以减少塔顶管线的压力损失。减压塔常采用侧线馏分进行中段回流，有时还另设有12个中段回流。 针对原油常减压蒸馏装置的工艺流程，在换热网络设计或工艺改造中主要通过提换热效率，提高原油人常压炉温度，减少冷却公用工程用量以节能降耗。 确定夹点及公用工程耗量的*有效手段是问理采用国内外夹点工艺设计软件如人3朽，4等可帮助设计者迅速得到解组合曲线及夹点温度等夹点设计法所必须的数据和曲线。 物流热容随温度变化而变化。常减压蒸馏物流温度变化较大，其热容随温度的变化不可忽略。 在央点设计法中将热容取为常数，这必将使换热网络的设计和计算同实际情况存在差异。若热容为常数取平均值，则该网络公用工程目标计算值约比实际值大25，这是不可忽视的。我们采用美国妒丁公司人叩此软件进行流程模拟，考虑了温度对热容的影响，计算精度较。 我们采用如上设计思路对某原油常减压蒸馏装置换热网络进行夹点技术设计，设计详细结果将在后续文章中详细探讨结果明提高该夹点改造方案需增加换热器3台，蒸汽发生器1台，总投资约60，80万元。改造后可发生1.，肘3蒸汽31 4结论通过本工作证明，利用夹点技术，指导常减压装置换热网络的改造或设计，具有明显的优势，利用这技术对换热网络进行技术改造，具有广泛的应用前景。 骆赞椿，徐汛。化工节能热原理北京烃加工出版冯炻。化工节能原理与技术。北京化学工业出版，姚平经，等。换热器系统模拟优化与综合。北京化学工业出版社，1992. 平田光穗日。实用化工节能技术。北京化学工业出