1、專業(yè)：化學(xué)工程學(xué)生：馬海鵬（2003級）導(dǎo)師：張華民 研究員夾點(diǎn)技術(shù)研究 Seminar主要內(nèi)容 研究背景 夾點(diǎn)技術(shù) 夾點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用 發(fā)展及趨勢參考文獻(xiàn)研究背景能源需求上升能源資源匱乏能源價格上漲節(jié)約能源可持續(xù)發(fā)展節(jié)能原則、途徑增加高附加值、低能耗的高新技術(shù)產(chǎn)品比重；裝置采用先進(jìn)的工藝路線，并向規(guī)模大型化發(fā)展；對現(xiàn)有生產(chǎn)裝置進(jìn)行整體優(yōu)化綜合，即實(shí)現(xiàn)全過程系統(tǒng)的能量集成；對各類人員進(jìn)行節(jié)能技術(shù)與法規(guī)的培訓(xùn)。節(jié)能初級階段： 生產(chǎn)過程中直接能耗設(shè)備，提高單機(jī)能源效率；節(jié)能深入： 分析系統(tǒng)能量供求關(guān)系，改進(jìn)現(xiàn)有工藝設(shè)備，合理有效利用能量。夾點(diǎn)技術(shù) 夾點(diǎn)技術(shù)（Pinch technology）是以熱力學(xué)為

2、基礎(chǔ)，從宏觀角度分析過程系統(tǒng)中能量流沿溫度曲線的分布，從中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)用能的“瓶頸”（Bottleneck）所在，并給以“解瓶頸”（Debottleneck）的一種方法。 主要通過構(gòu)造冷、熱物流組合曲線，總組合曲線和平衡組合曲線來對工藝過程進(jìn)行能量分析，制定節(jié)能設(shè)計和改造方案。過程系統(tǒng)的夾點(diǎn)及其意義工藝物流溫焓曲線工藝物流組合曲線與夾點(diǎn)夾點(diǎn)：冷流組合曲線與熱流組合曲線間傳熱動力T達(dá)到最小值的點(diǎn)，它限制了進(jìn)一步回收過程系統(tǒng)的能量，構(gòu)成系統(tǒng)用能的“瓶頸”所在，若想進(jìn)一步增大過程系統(tǒng)的能量回收，減少公用工程負(fù)荷，就要改善夾點(diǎn)，以“解瓶頸”。夾點(diǎn)上下兩個分離子系統(tǒng)熱力學(xué)特性夾點(diǎn)之上子系統(tǒng)是一個熱阱系統(tǒng)，熱

3、公用工程向其輸入熱能，而沒有任何熱流流出；夾點(diǎn)之下子系統(tǒng)是一個熱源系統(tǒng)，由冷公用工程從系統(tǒng)中帶走熱能，而沒有任何熱流從外界流入；在夾點(diǎn)處，兩子系統(tǒng)間沒有熱流流動。如果有熱流跨越夾點(diǎn)傳熱，則會加大公用工程消耗；若在夾點(diǎn)之上熱阱系統(tǒng)設(shè)置冷卻器向外界移去熱量或在夾點(diǎn)之下熱源系統(tǒng)設(shè)置加熱器向系統(tǒng)供熱，都會增加能耗，且增加設(shè)備投資。夾點(diǎn)設(shè)計、優(yōu)化基本原則不要有跨越夾點(diǎn)的傳熱；不要在夾點(diǎn)之上子系統(tǒng)設(shè)置任何公用工程冷卻器；不要在夾點(diǎn)之下子系統(tǒng)設(shè)置任何公用工程加熱器。總組合曲線劃分溫度間隔各分區(qū)熱流量作出總組合曲線 總組合曲線從宏觀上形象地描述了過程系統(tǒng)中不同溫位處的能量流，提出在什么溫位需要補(bǔ)充外加熱量，以

4、及在什么溫位可以回收能量的定量信息。平衡的總組合曲線公用工程總組合曲線平衡的總組合曲線 平衡的總組合曲線描述了全系統(tǒng)公用工程流股與過程流股間可以匹配的溫位和負(fù)荷，可獲得有效利用能量的總體方案。夾點(diǎn)技術(shù)的特點(diǎn)簡單靈活，易學(xué)實(shí)用，可發(fā)揮工程設(shè)計人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；可得出換熱網(wǎng)絡(luò)最大熱回收量和最小公用工程消耗量；所得方案即使不是最優(yōu)解，也接近最優(yōu)，在此基礎(chǔ)上調(diào)優(yōu)也不致太困難。 工藝 裝置 節(jié)能（萬美元/每年）投資（萬美元）石油化工 改造 240 180常壓原油塔 改造 120 節(jié)省無機(jī)產(chǎn)品 新設(shè)計 32 節(jié)省精細(xì)化工 新設(shè)計 160 節(jié)省 節(jié)能（萬美元/每年）投資（萬美元） 回收期（月）石油化工 105

5、 50 6有機(jī)產(chǎn)品 100 60 7無機(jī)產(chǎn)品 124 183 18精細(xì)化工 13.9 5.7 5夾點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用ICI公司應(yīng)用情況聯(lián)碳公司應(yīng)用情況大公司：赫斯特、拜爾 、聯(lián)碳、蒙山都、杜邦、ICI等工程設(shè)計公司：凱洛洛、魯姆斯、千代田、東洋等實(shí)例改造應(yīng)用發(fā)展及趨勢70年代末：提出換熱器網(wǎng)絡(luò)中的溫度夾點(diǎn)問題，指出夾點(diǎn)限制了換熱網(wǎng)絡(luò)可能達(dá)到的最大熱回收；80年代：比較系統(tǒng)的闡述了用于換熱網(wǎng)絡(luò)綜合的夾點(diǎn)技術(shù)并推廣應(yīng)用；90年代：提出全局夾點(diǎn)概念，將夾點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用范圍擴(kuò)大，包括了反應(yīng)器、分離循環(huán)系統(tǒng)、換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程在內(nèi)的整個系統(tǒng)；趨勢：夾點(diǎn)技術(shù)不僅用于節(jié)能、改造，也逐漸應(yīng)用于減少投資，環(huán)境保護(hù)和水循環(huán)優(yōu)

6、化等方面。主要參考文獻(xiàn)1姚平經(jīng).全過程系統(tǒng)優(yōu)化綜合.大連：大連理工大學(xué)出版社，19952尹洪超，袁一.過程系統(tǒng)能量集成同步最優(yōu)綜合法.化工學(xué)報.1997（2）：35-403Mubarak Ebrahim.Pinch technology: an efficient tool for chemical-plant energy and capital-cost saving. Applied Energy ,2000（65）: 45-49 4D. M. Fraser.Retrofit of Mass Exchange Networks Using Pinch Technology.AIChE,2

7、000(46): 2112-21175Koufos, D.Practical energy and water management through pinch analysis for the pulp and paper industry.Water Science And Technology: a Journal Of The International Association On Water Pollution Research, 2001(43): 327-3326 C. Bengtsson,etc. Co-ordination of pinch technology and t

8、he MIND methodapplied to a Swedish board mill Applied Thermal Engineering, 2002(22): 133-144 7 H. Axelsson,etc. Potential for greenhouse gas reduction in industry through increased heat recovery and/or integration of combined heat and power .Applied Thermal Engineering, 2003(23): 65-878 Detchasit Prakotpol,GAPinch: genetic algorithm toolbox for water pinch technology .Chemical Engineering and Processing, 2004( 43)203-2179 Jutta Geldermann,etc. Integrated technique asse