化工过程热集成


ExampleExample-1
联合化学反应工程研究所 UNILAB
Example-1
Aspen Energy Analyzer 简 介
联合化学反应工程研究所 UNILAB
Structure 基本术语
1. 管理员(Manager) 管理员(Manager) 2. 项目(Project)——方案(Scenario)和设计(Design) 方案( 项目(Project)——方案 Scenario)和设计(Design) 3. 案例(Case)—— 只有一个设计 案例(Case) 4. 改造模式(Retrofit Mode) Mode) 改造模式( 5. 案例/文档(Case/File) —— *.hcd 案例/文档(Case/File) 6. 事例(Session) 事例(Session)
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为达到最小加热和冷却公用工程量 —— Energy Target
① 夹点之上不应设置任何公用工程冷却器 ② 夹点之下不应设置任何公用工程冷却器 ③ 不应有跨越夹点的传热
2. 换热网络设计目标
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1. 能量目标——最小公用工程量 ——最小公用工程量 2. 换热单元数目目标 3. 换热网络面积目标 4. 经济目标
换热单元数目标
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Um = N −L−S = N −1 in
U — 换热单元数,包括换热器、加热器和冷却 换热单元数,包括换热器、 器
N — 流股数,包括工艺物流和公用工程流股 流股数, L — 独立的热负荷回路数 S — 可能分离成不相关子系统的数目
换热网络面积目标
Vertical Matching (Bath Formula)
qj 1 ∑A = ∑ ∑ i T i i ∆ lm j hj
经济目标
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能量费用,设备投资费用和 能量费用,设备投资费用和总年度费用
CN =Um [a+b(∑A/Um ) ] in in
c
CE = CHQ +CCQ H C
习题习题-3
将附件中的甲醇合成分离系统的Aspen 将附件中的甲醇合成分离系统的Aspen Plus过程模拟结果 Plus过程模拟结果( 3column.bkp )导入 过程模拟结果( HI Project进行能量分析和换热网络优化 Project进行能量分析和换热网络优化t: 得到Energy Target: H,min = 7.5MW;QC,min =10.0MW
习题习题-1
习题习题-2
要求:对现有换热网络改造综合 要求: 考虑: 考虑:
• 现行的换热网络是否合理? 现行的换热网络是否合理? • 若不合理,那些用能不合理? 若不合理,那些用能不合理? • 系统有多大的节能潜力? 系统有多大的节能潜力? • 应如何进行节能改造? 应如何进行节能改造?
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∆H = M p T C∆
∆T
∆T
∆ H ∆ H
Composite Curve
联合化学反应工程研究所 UNILAB
Composite Curve
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Pinch Point
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夹点的意义
夹点方法的设计原则
CT = CEB+CN / R
最优夹点确定
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3. 换热网络优化设计
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(1)夹点技术设计准则
夹点之上 NH ≤ NC 物流数目: 物流数目: 夹点之下 夹点之下 NH ≥ NC 夹点之上 CP ≤ CP H C 热容流率: 热容流率: 夹点之下 夹点之下 CP ≥ CP H C
Aspen Energy Analyzer 使用基本步骤(1) 使用基本步骤(1)
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1. 启动 User Interface 2. 设置 Unit Preferences 3. 新建一个 HI Case/HI Project 4. 选择计算时的模型(Options) 选择计算时的模型(Options) 5. 输入 Process Stream 信息 6. 生成Composite Curve, 生成Composite Curve,
化工过程热集成
联合化学反应工程研究所 UNILAB
Heat Integration by Aspen Energy Analyzer
1. Pinch Technology
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1. 温-焓图和组合曲线 2. 夹点的形成 3. 夹点的意义和设计原则
Example-1
温-焓图(T-H) 焓图( )
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完全热集成变压精馏分离环己烷和乙酸乙酯的模拟

完全热集成变压精馏分离环己烷和乙酸乙酯的模拟

完全热集成变压精馏分离环己烷和乙酸乙酯的模拟唐建可;王琦;孟戎茜;马春蕾【摘要】由于环己烷-乙酸乙酯为压力敏感体系,可用变压精馏工艺对环己烷和乙酸乙酯共沸物进行分离.利用化工流程模拟软件对分离过程进行模拟优化,以NRTL活度系数方程作为物性计算方法,高压塔和常压塔再沸器总热负荷最低为目标,对理论板数、进料位置和回流比参数进行优化.通过模拟计算得到纯度不低于99.5%的环己烷和乙酸乙酯产品.在变压精馏的基础上对系统进行热量集成,与常规变压精馏相比,完全热集成变压精馏冷凝器可节能34.97%,再沸器可节能33.91%;完全热集成变压精馏可得到质量分数分别为99.97%和99.78%的环己烷和乙酸乙酯产品.【期刊名称】《精细石油化工》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】6页(P61-66)【关键词】环己烷;乙酸乙酯;完全热集成;变压精馏;节能【作者】唐建可;王琦;孟戎茜;马春蕾【作者单位】太原工业学院化学与化工系,山西太原030008;太原工业学院化学与化工系,山西太原030008;太原工业学院化学与化工系,山西太原030008;太原工业学院化学与化工系,山西太原030008【正文语种】中文【中图分类】TQ225.24+1;TQ221.1+6环己烷和乙酸乙酯是化工行业中重要的有机溶剂和有机原料。

环己烷可用于油脂萃取溶剂,橡胶、涂料、清漆用溶剂和胶黏剂的稀释剂[1],由于其低毒性,常代替苯用于脱润滑脂和脱漆剂,还用于制造锦纶、环己醇和环己酮的原料[2]。

乙酸乙酯又称作醋酸乙酯,具有优异的溶解能力和快干性,可用于生产乙基纤维素、人造革、黏合剂等的溶剂,也可用于有机酸、医药产品生产中的提取剂等,在香料、医药、油漆涂料、印刷油墨及食品工业中有广泛的应用[3-6]。

环己烷和乙酸乙酯的混合物常作为混合溶剂和有机原料用于农药、医药和有机合成等领域,因而会产生大量的环己烷和乙酸乙酯的混合废液。

在常压下,环己烷和乙酸乙酯会形成二元最低共沸物,共沸组成(质量分数)为环己烷46%,乙酸乙酯54%,共沸温度为72.8 ℃[2]。

化学工程领域中的过程集成技术研究与应用分析

化学工程领域中的过程集成技术研究与应用分析

化学工程领域中的过程集成技术研究与应用分析过程集成技术是化学工程领域中的一项重要技术,它通过对不同工艺单元的整合和优化,提升生产效率、减少能源消耗和环境污染。

本文将对过程集成技术的研究和应用进行分析。

1. 介绍过程集成技术是将多个化工工艺单元有机地结合在一起,形成一个整体系统的技术。

该技术的目标是在降低生产成本的同时,提高生产效率和产品质量,并减少对环境的影响。

通过整合不同流程单元,可以最大限度地利用能量和原材料,减少废物的生成和处理成本。

2. 过程集成的方法过程集成技术可以采用多种方法实现,其中常见的方法包括热力学集成、能量集成、质量集成和水资源集成等。

热力学集成主要通过优化热力学参数,如温度、压力和流量等,以最大程度地回收和利用热能。

能量集成主要通过利用余热和余压,降低能源消耗。

质量集成利用不同流程单元之间的物料流动来实现产品的优化和资源的最大化利用。

水资源集成则关注水资源的回收和再利用,降低水资源消耗。

3. 过程集成的优势过程集成技术在化学工程领域中具有以下优势:- 节约能源消耗:通过优化工艺流程和热能回收,可以大大减少能源消耗,降低生产成本。

- 提高产品质量:过程集成可以通过优化流程、降低废物生成和提高产物纯度等手段,提高产品的质量和竞争力。

- 减少环境污染:过程集成可以最大程度地减少废物生成和排放,减少对环境的负面影响,提高企业的可持续发展能力。

4. 过程集成的应用案例过程集成技术已经在化学工程领域得到了广泛的应用。

例如,在石油炼制行业中,采用过程集成技术可以实现炼油厂的整体优化,包括原油加工、裂解和催化等过程的集成。

这样可以提高产品质量,并降低能源消耗和环境影响。

此外,在化工生产中,过程集成技术也可以应用于新工艺的研发和转化。

通过集成新颖的流程单元,如膜分离、离子交换和吸附等,可以提高产品质量、提高生产效率,并降低废物生成和能源消耗。

5. 挑战与发展趋势虽然过程集成技术在化学工程领域有很大的潜力,但仍然面临一些挑战。

石油化工生产过程中的能耗分析与节能探讨

石油化工生产过程中的能耗分析与节能探讨

石油化工生产过程中的能耗分析与节能探讨发布时间:2022-09-08T03:24:03.555Z 来源:《工程建设标准化》2022年37卷7期作者:程茂丽[导读] 本文就化工过程当中的能耗问题进行研究分析,从而找到更为有效的节能措施。

程茂丽中国石油化工股份有限公司茂名分公司摘要:在当前阶段,由于我国在化工生产过程当中的水平有了很大的进步,在经过几年的发展,已经基本可以达到市场的需求,而对于一部分具有升值空间的产品在国外市场当中也占有了一定的份额,但是我们也可以看出,由于化工生产设备还处于较落后的状态,其能耗较大,并且生产效率也很低,也具有一定的污染性,所以,对于一些化工生产企业就必须要提高管理措施,改变思路,应用新设备、新技术,降低能耗,在生产环境当中可以占有一定的优势,从而得到更好的发展。

本文就化工过程当中的能耗问题进行研究分析,从而找到更为有效的节能措施。

关键词:石油化工生产;能耗分析;节能前言石油行业是能源生产的重要行业,但在能源生产中也将造成大量的能耗。

相比于国际水平,我国能源的利用率较低,能源成本占总加工成本40%。

在石油生产中,常减压装置属于受到工序,运行过程中将产生大量的能耗,需要深入地对能源消耗进行深入的研究和剖析,以便寻找出更好的方法。

在整个国家的经济体系中,化学生产占有很大的比重,而最显著的特征就是,化学生产不但能为化学产品提供能源,还能成为化学产品的重要原料。

比如说,在化工生产过程中,乙烯、炼焦等原料的消耗要远远超过了燃油和电力的消耗。

化工行业的能源消耗,大约占据了15%,因此,在化工行业中,能源的使用效率的降低,可以节省能源,不过,目前国内的化工行业,无论是技术还是生产工艺都还处于劣势,因此,在化工生产过程中还有很大的发展空间。

1、化工生产过程的能源消耗1.1能源利用过程1.3 能源消耗分析实例表1从上表可以看出:某化工厂能耗组成权重最大的依次是燃料气、蒸汽、电、循环水,连续三年的组成变化不大,能耗组成权重占比顺序不变。

化工过程分析与综合习题答案

化工过程分析与综合习题答案

T
T
H
纯组分 4-4 什么是过程系统的夹点? 过程系统中传热温差最小的地方或热通量为 0 的地方。 4-5 如何准确的确定过程的夹点位置? 混合物
H
有两种方法: 1.采用单一的△Tmin 确定夹点位置。 (1)收集过程系统中冷热物流数据。 并得到 QH,min 及 QC,min。 (2)选择一△Tmin 用问题表格法确定夹点位置, (3)修正△Tmin,直至 QH,min 及 QC,min 与现有的冷、热公用工程负荷相 符,则得到该过程系统夹点的位置。 2.采用现场过程中各物流间匹配换热的实际传热温差进行计算。 (1)按现场数据推算各冷、热物流对传热温差的贡献值。 (2)确定各物流的虚拟温度。 因为在计算中采 (3)按问题表格法进行夹点计算, 注意△Tmin 为 0, 用虚拟温度,已经考虑了各物流间的传热温差值。 4-6 如何合理的设计过程的夹点位置? 设计合理的夹点位置, 可以改进各物流间匹配换热的传热温差以及优 化物流工艺参数,得到合理的过程系统中热流量沿温度的分布,从而 减小公用工程负荷,达到节能的目的。确定各物流适宜的传热温差贡 献值,从而改善夹点。 具有一个热阱(或热源)和多个热源(或热阱) ,满足: i— 第 i 台换热器。 多个热源与多个热阱匹配换热:
3-1
8 6 5 1 3 4 7 2 16 15 17
13 11 12
14
10
9
3-2 2 4 5 12
1 11 6 7
3
8
9
10 3-3 1.单元串搜索法 (1)1,2,3,4,3---合并 3,4---1,2, (3,4)
(2)1,2, (3,4) ,6,5,2---合并 2,3,4,5,6---1, (2, (3)1, (2,

化工过程能量集成途径与实证

化工过程能量集成途径与实证
2 1 年 3 卷第 9期 00 8
广州化工
・9 3・
化 工 过 程 能 量 集 成 途 径 与 实 证
沈晓莹 , 陈伟亚
( 汉工程 大 学化 工与 制 药 学院 ,湖北 武 武 汉 4 07 ) 304
摘 要 : 阐述了化工过程能量集成理论, 指出化工企业能量集成有效途径。并结合磷化工企业黄磷尾气综合利用和硫铁矿制
酸企业硫 酸装 置余 热利用实践取得能量优化 和污染 物减排效果 , 示了化工企业实现节能减排路线 , 揭 为化工企业解决用 能瓶 颈 、 制定
化 工 过 程 系统 能 量 集 成 策 略 提 供 科 学 依 据 。
关 键词 : 过程能量集成; 余热利用
Ene g nt g a in n Che ia o e sa r y I e r to i m c lPr c s nd Em piia pr a h rc lAp o c
v lp n h n r y it g ai n i h mi a r c s y t ms eo i g t e e e g n e r to n c e c lp o e s s se . Ke y wor : t r c s fe e g n e r to ds he p o e s o n r i t ga in; uiiai n o se h a y t z to n wa t e t l
i t g ain we e p i td o t Co i a in o ho p o u cd t i g su iia in i h s o u h mi a ln s a d wa t n e r to r o n e u . mb n t fp s h r sa i a l a tl t n p o ph r s c e c lp a t n se o z o h a tl a in i uf i c d p a t ,t e r u e t c i v n r y—s v n n miso e u t n o h h mia n u t e tu i z t n s l c a i l n s h o t o a h e e e e g i o ur a i g a d e si n r d c i ft e c e c li d sr o y wa e e l d,whih c n b s d f rs l i g b tln c n t e c e c le e p s s a r v d c e ii a i o e s r v ae c a e u e o ov n o te e ks i h h mi a ntr r e nd p o i e a s int c b ssf rd ・ i f

热集成工艺-概述说明以及解释

热集成工艺-概述说明以及解释

热集成工艺-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热集成工艺是一种将热能利用效率最大化的技术,通过有效地整合和利用各种热源和能源,实现工业生产过程中的能量转换和传递。

随着人类对可持续发展和能源节约的重视,热集成工艺在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

本文将从热集成工艺的定义、背景和发展趋势等方面进行详细介绍,探讨其在各个领域的应用,并展望其未来在工业领域的发展前景。

通过深入探讨热集成工艺的优势和技术特点,希望能够为读者提供全面的了解和认识,以推动热集成工艺在工业生产中的广泛应用和发展。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为三部分,分别是引言、正文和结论。

在引言部分,将概述热集成工艺的背景和定义,介绍文章的结构以及阐明撰写本文的目的。

接着在正文部分,将详细探讨热集成工艺的定义和背景,分析其优势和应用领域,并讨论热集成工艺的关键技术和发展趋势。

最后在结论部分,将总结热集成工艺在工业生产中的重要性,展望其未来的发展趋势,并提出热集成工艺在应用领域的前景展望。

1.3 目的热集成工艺作为一种新兴的集成技术,具有高效、节能、环保等特点,被广泛应用于各个行业。

本文旨在深入探讨热集成工艺的定义、优势、关键技术和发展趋势,以及其在工业生产中的重要性和未来发展前景。

通过对热集成工艺的系统性分析和研究,旨在为相关领域的科研人员和工程师提供参考和启发,促进热集成工艺在实际生产中的广泛应用,推动相关技术的进步和创新。

希望通过本文的撰写,能够增进读者对热集成工艺的了解,促进其在产业界的推广和应用,为实现工业生产的智能化、绿色化和可持续发展做出积极贡献。

2.正文2.1 热集成工艺的定义和背景热集成工艺是一种集成传热技术,通过将热源与传热设备结合在一起,实现高效的热量传递和利用。

这种技术可以提高热能利用效率,减少能源消耗,降低生产成本,是热工程领域的重要发展方向。

热集成工艺的背景是由于传统的热能传递方式存在诸多问题,包括能源浪费、污染排放等。

带有内部热集成的多储罐间歇精馏全回流操作

带有内部热集成的多储罐间歇精馏全回流操作赵朔;白鹏【摘要】Batch distillation is a highly energy inefficient process. To reduce its energy consumption, an internal heat integrated multivessel batch distillation with constant total reflux operation (IHIMVBD) is proposed for separation of binary mixtures. The rectifier surrounded by a jacketed reboiler concentrically is operated at a higher pressure compared to that in the jacketed reboiler, so the heat transfers from the high pressure rectification tower to the low pressure still through the internal wall. For this purpose, an isentropic compression system is installed in the reboiled vapor line. In order to improve the thermodynamic and economic performance, an intensified IHIMVBD (Int-IHIMVBD) scheme is developed by introducing overhead vapor recompression mechanism in the IHIMVBD structure. This scheme is to additionally utilize the latent heat of compressed overhead vapor for vaporizing the reboiler liquid. The features of the IHIMVBD system and its intensified form are illustrated by separating a binary mixture of ethanol andn-propanol. The Int-IHIMVBD configuration shows promising energy saving and economic potential over the IHIMVBD and MVBD.%鉴于间歇精馏热力学效率低的缺点,提出带有内部热集成的多储罐间歇精馏全回流操作(IHIMVBD)分离二元混合物的新型操作方式。

化工过程综合与分析考试题库


2 / 39
①
过程系统模拟方法有
、
和
。
②
化工过程系统分解可分为
及
。
③
试判断图 a 中换热匹配可行性 1 , 2 , 3 ,4 。
④
在过程系统夹点分析中,随着夹点上方热物流的热负荷提高,则Qhmin将随之 ,
系统热回收QRmax则随之
。
⑤
精馏塔与系统热集成,如图 b 所示,则在总组合曲线中,塔 T-102 的合理位置
法和
法;
4 一个含有 C 组分的独立流股具有
个自由度;
5 当一过程系统只需要一种公用工程物流,这样的系统不存在夹点,称为
问题;
6 过程系统的总组合曲线就是过程系统中
的分布在 T—H 图上的标绘;
7 分离序列综合的主要目的是选择
和确定
;
8 动态规划的最优化原理为:作为整个过程的最优策略具有这样的性质,即无论前面的状
一
二
三
四
作业 论文 总分
标 准 25
10
15
10
10
30
100
分
一、基本概念(25 分)
(1)名词解释(10 分)
①
过程系统综合
②
夹点的意义
③
过程用能一致性原则
④
过程系统自由度
⑤
过程系统模拟
(2)判断以下问题是非(N,Y)(4 分)
( )1. 对于冷热流股换热系统,传热量一定的前提下,传热温差愈小,过程不可逆程度愈
S4
S1
S2
S3
1
2
S5 3
S8 4
S9
S10
5
6
S7

ASPEN ENERGY ANALYZER-化工过程热集成仿真学习课件.ppt

1. 能量目标 2. 换热单元数目标 3. 换热网络面积目标 4. 经济目标
精品
Energy Target — 能量目标
能量目标就是指以系统能量的最大回收为目标, 即最小热公用工程和最小冷公用工程。 能量目标随夹点温差而变。夹点温差确定后,
所分析系统的能量目标为一确定值。 若夹点温差增大,加热公用工程和冷却公用
QE
QH
H
精品
夹点的意义和设计原则
Q2 Q
+ Q2 + Q
+Q + Q1
1.夹点是冷热复合温焓线中传热温
差最小处,此处热通量为零。
2.夹点之上是热端,只有换热和加
热公用工程,为需要热量的热阱, 不应设置任何冷公用工程。
Q1
3.夹点之下是冷端,只有换热和冷 却公用工程,为热量多余的热源, 不应设置任何热公用工程。
设备投资费用目标 —根据换热单元数目标
和换热面积目标求取
假定:换热单元数目标为Umin,且换热面积平均分配
在各单元中 C N U min [a b( A / U min )c ]
总年度费用目标 CT C E B C N / R
B — 年运行时间; R — 设备折旧年限 精品
最优夹点温差Tmin的确定
精品
最大能量回收网络的 换热单元数目标
如果要使系统能量最大回收,需将系统分成夹点 之上和夹点之下两个独立网络设计:
夹点之上: U min ,1 N1 L1 S1 夹点之下: U min ,2 N 2 L2 S2
U min U min ,1 U min ,2
如果有热量穿过夹点传递,则会使公用工程量 增加(不满足能量最大回收),此时夹点上下 就不再是独立网络了。

Aspen Energy Analyzer 能量分析器

光盘5-Aspen Energy Analyzer
1. 图解法
T h 夹点 c 夹点下方-热源 夹点上方-热阱
△Hc
△Hh
△ Hh—— 热公用工程用量 重合部分 —— 过程内部垂直换热,为节约能源。 △Hc——冷公用工程用量
光盘5-Aspen Energy Analyzer
2. 问题表格法
当物流较多时,采用复合曲线很繁琐,且
流匹配作出的,在不同的温
位,标出净热流量和该温段
的温度值,连接这些点就构
成了总复合曲线。

夹点
夹点处净热负荷为零,夹
0 H
点之上为热阱,夹点之下为 热源。
总复合曲线图
光盘5-Aspen Energy Analyzer
§1.2 夹点确定方法
夹点确定的方法主要有:

图解法 问题表格法

光盘5-Aspen Energy Analyzer
2. 温焓图(T-H图)
冷、热物流在同一温焓图上的表示
光盘5-Aspen Energy Analyzer
3. 复合曲线
对于多股冷、热物流的情况,需要将多股冷物
流(或热物流)揉合成一条虚拟冷物流(或热物
流),即复合曲线。
构造复合曲线的方法: (1)首先把热过程物流分别标绘在T-H图上; (2)然后分割成若干个温度区间;
2. 可行性规则
可行性规则1
对于靠近夹点处的夹点上方,热工艺物流(包括其
分支物流)数目NH不大于冷工艺物流(包括其分支物 流)数目NC,即 NH ≤ NC 对于靠近夹点处的夹点下方,热工艺物流(包括其
分支物流)数目NH不小于冷工艺物流(包括其分支物
流)数目NC,即 NH ≥ NC
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