广东工业大学：《高等工程热力学》课程教学资源（课件讲稿）热集成技术基础及应用1/2

2-4热集成技术基 础及应用

2-4热集成技术基 础及应用

一、概述

1 一、概述

热集成 过程工业生产中，一些物流需要加热，一些物流需要冷却 ，我们希望合理匹配物流，充分利用热物流去加热冷物流，尽可 能地减少公用工程加热和冷却负荷，以提高系统的热回收能力和 投资费用。换热网络的主要作用就是在各种条件允许的情况下， 尽可能经济地回收所有过程物流的有效能量，以减少公用工程的 耗能量。 2

2 过程工业生产中，一些物流需要加热，一些物流需要冷却 ，我们希望合理匹配物流，充分利用热物流去加热冷物流，尽可 能地减少公用工程加热和冷却负荷，以提高系统的热回收能力和 投资费用。换热网络的主要作用就是在各种条件允许的情况下， 尽可能经济地回收所有过程物流的有效能量，以减少公用工程的 耗能量。 热集成

换热网络设计和优化方法 ◆数学规划方法 可以用来做什么？ ◆夹点技术 怎么做？ 3

3 ◆数学规划方法 ◆夹点技术 ◆…… 换热网络设计和优化方法 可以用来做什么？ 怎么做？

夹点技术的优势 >是热集成技术发展的基础之一； >是过程能量系统综合优先选择的方法； >对于复杂大系统的热集成具有直观和实用的优势。 4

4 夹点技术的优势 ➢是热集成技术发展的基础之一； ➢是过程能量系统综合优先选择的方法； ➢对于复杂大系统的热集成具有直观和实用的优势

典型石化、化工过程构成 循环物料 反应器 A、B 分 混合进料 塔 产品C 原料→加热→反应→分离→冷却→产品 5

5 典型石化、化工过程构成 原料 → 加热 → 反应 → 分离 → 冷却 → 产品 分 馏 塔 反应器 A、B 混合进料 产品C 循环物料

典型化工过程构成 循环物料 反应器 A、B 混合进料 换热物流间如何进行匹配？ 物流间换热量多少合理？ 夹点技术 产品C 原料→换热→加热→反应→分离→换热→冷却→产品 6

6 典型化工过程构成 原料 → 换热 →加热 →反应 → 分离 →换热 → 冷却 → 产品 分 馏 塔 反应器 A、B 混合进料 产品C 循环物料 夹 点 技 术 换热物流间如何进行匹配？ 物流间换热量多少合理？ ……

原油蒸馏过程 2 -Reactors Distillation column Product 6 -Heating utility heater C2 [st -Cooling utility cooler eb Product -Streams heat exchanger C3 ben ben.tol, eb,st H5 ben.tol 3 Product E2 tol ben -benzene tol-toluene eb-ethylbenzene H2 Recycle eb st-styrene

7 原油蒸馏过程

原油蒸馏过程换热网络 Pinch118.3℃ HS785.3℃ 4) 84.8℃ C② 80.69 HS297.5℃ C 8.920.4kW 90.09 HS381.2℃ 1,019.2kW 6 80.2℃ 80.2℃ HS4 71.2kW C© 40℃ HS5 113.3C E3) 88.6℃ 5.5kW ©③c HS6 117.3℃ 380.5kW40C s76 E1 522.0c(E2 123.3C ©2w 985℃ 118.3℃ ⑤ 173CCs1 596.8kW 14.7℃ 773W.TC CS2 1,146.0kW 405.1kW 113.3℃ 4.3℃ 9,587.1kW 3 CS3 ←620℃ @ 143.6CCS4 ￥620℃ 5,117.9kW m 113.3℃ 40℃ cs5] 7,073.5kW L,023.3kW ,13532℃ 日4 113.3℃ 80.6CCs6 149.6kW 222.4kW 8

8 原油蒸馏过程换热网络

原油蒸馏换热网络 165℃ Ch2 Ch6 40C- 2120℃ Ch11 60C- 37120℃ Ch20abe 38C- 4☐125℃ Ch19 50C- 5125℃ 50C 6130℃ Ch10 40C- ■7☐160c T14 50C- 8165℃ T15 130℃ 9185℃ T2ab Ch18 111℃ 10195℃ 13a Ch21 113℃ 117220℃ Ch7abc 50C- 12265℃ T9T17 183C 13280℃ 5 Ch8b Ch9ab 50rC- 14280℃ T8ab Tiab Ch24 Chaa 80C 157280℃ T3b 10 202℃ 16312℃ T11a6 T7ab 247℃ 17345℃ T12det 170℃ 290℃. T3e Tle Cn13111C -121℃ 54 T36 20℃20 145c steom T2ab T1ab T10 50C21 182℃ 121℃22 220℃ T12def 182℃23 9

9 原油蒸馏换热网络