過程裝備優(yōu)化設計-資料下載頁
2025-09-28 21:11本頁面
【導讀】展和穩(wěn)定運行的基石。尤其是隨著過程裝備的大型化，平臺化，數字化，智能化的發(fā)展，大大提高了生產效率。然而，過程裝備的制造要求卻越來越高，需要承受更為苛刻的生產條件，例如高溫，運營成本大幅提升。所以過程裝備的節(jié)能是一個重要的問題，也具有很大的利益。因此，“裝備優(yōu)化設計”的目的就是利用現代的仿真軟件，本文用的是aspen對“催化重整過程”進行化工過程相關計算，并作出優(yōu)化設計，為：87℃，冷物流的為：67℃；優(yōu)化后的換熱面積為：4427m2。本，并獲得最大的經濟效益?？梢哉f，過程工業(yè)依托有力的模擬仿真將是一個發(fā)展趨勢。
【正文】 提供了夾點分析和換熱網絡優(yōu)化設計的環(huán)境，是 Aspen 在工程應用上的一個重要工具。 其功能為： ? 計算能量和設備投資目標 ? 進一步改善能量熱集成項目，從而減少操作費用、設備投資費用并使能量利用最大化 ? 提供過程能量優(yōu)化的工具 ? 提供圖表結合使用的方法 過程裝備優(yōu)化設計 7 模擬和計算結果 ，總組合曲線 把冷熱物流的進出口溫度以及熱負荷值輸入 Aspen Energy Analyzer 中， 圖 1 冷熱物流的信息表 圖 2 冷熱流 股的組合曲線 過程裝備優(yōu)化設計 8 圖 3 冷熱流股總組合曲線 本題規(guī)定最小傳熱溫差為 20℃，所以不需 DT 圖。 圖 5 Case 1 Targets 由圖可知熱物流的夾點溫度為 87 冷物流的為 67。 根據上圖可知： 熱公用工程用量 =48530000KJ/h 冷公用工程用量 =13700000KJ/h ，判斷違法夾點匹配原則的情況 格子圖如下 過程裝備優(yōu)化設計 9 由下述 3 個夾點技術設計換熱網絡基本原則：但凡違背下述三點的情況都 違法夾點匹配原則 （ 1）避免有熱流量通過夾點換熱； （ 2）夾點上方應該避免使用公用工程冷卻物流； （ 3）夾點下方應該避免使用熱公用工程加熱物流 換熱網絡優(yōu)化 換熱網絡 (Heat Exchanger Network)的主要作用就是在各種條件允許的情況下 ,盡可能經濟地回收所有過程物流的有效能量 ,以達到減少公用工程耗量的目的。HEN 的設計目標通常包括定量 (投資費用和公用工程費用 )和定性 (安全性、運行能力、彈性及控制能力等 )兩部分 ,由于實際的 HEN 含有較多物流且需考慮多種實際因素 (如約束、禁止匹配等 ),因而其設計是一個較復雜的問題。因其在化學工程領域具有顯著的節(jié)能效益 ,同時它又是一個數學的混合整數非線性規(guī)劃問題 ,因而受到人們的重視。 換熱網絡優(yōu)化設計目標主要分為最小 公用工程用量、最小換熱面積、最少單元數及最低年總費用等幾種。而最低年總費用是一同時考慮所有投資費用因素 (換熱面積、單元數及結構材料等 )和所有運行費用因素 (公用工程耗量等 )及相互關系的綜合目標函數。一般可表述為 [1]:有 Nh個熱物流需要冷卻 ,Nc 個冷物流需要加熱 ,它們的進口溫度、目標溫度、熱容流率及傳熱系數給定 ,另有溫位已知的 1 組冷、熱公用工程可以利用。目標是設計具有最低年總費用的換熱器網絡 ,包括確定公用工程耗量 ,流股的匹配與單元設備數目 ,換熱器網絡結構 ,各分支物流的流率 ,每臺換熱設備的熱負荷、換熱面積及操作 溫度。 接下來，利用 energy analyzer 軟件進行網絡優(yōu)化。 直接采用內嵌的美國化工界公用工程消耗費用經驗公式以及換熱器購置費用與換熱面積的經驗公式， 選擇推薦換熱網絡中平均年換成本最低的。得出如圖的換熱網絡。 過程裝備優(yōu)化設計 10 圖 6 優(yōu)化后的換熱網絡圖 花費指數為 ，換熱面積為 4427m2。 具體結果如下表： 結 論 本文利用 aspen 中 energy analyzer 軟件的設計與優(yōu)化，在花費和換熱面積等方面權衡之后得到最優(yōu)的設計方案，能源利用率進一步提高，經濟指標進一步提高。另外畫出了冷熱流股組合曲線，總組合曲線并確定了夾點溫度及工程量。 過程裝備優(yōu)化設計 11 參考文獻 1. 程之光 . 重油加工技術 [ M ] . 北京 : 中國石化出 版社 ,1994 2. 劉家海 ,陳清林 ,王偉 ,張冰劍 . 重油催化裂化裝置節(jié)能措施與效果分析 [J]. 煉油技術與工程 ,2020,03:5560. 3. 呂亮功 ,肖家治 ,王英敏 . 催化裂化裝置的用能分析與 改進 [J]. 石油大學學報(自然科學版 ),2020,05:117120 致 謝 本文是在武錦濤老師和張曉東老師的悉心指導下完成的，在此期間，二位老師提供了很詳細的工程資料，也進行了很多的答疑解惑，才使得本文能夠順利完成。在此表示感謝！
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