基于T-H圖的低溫工藝過程綜合的研究.pdf

1、制冷工藝過程優(yōu)化對化工等工業(yè)部門具有重要意義。論文采用基于T-H圖的過程系統(tǒng)綜合優(yōu)化方法，分別對復疊制冷系統(tǒng)、液化天然氣系統(tǒng)、空氣分離系統(tǒng)三個低溫工藝進行了優(yōu)化設(shè)計的研究。通過不斷改進工藝，改善T-H圖中冷熱物流組合曲線的相對位置，使T-H圖中的冷熱物流組合曲線趨于平行，以達到節(jié)能的目的，具體內(nèi)容和研究內(nèi)容如下：
　　1、對可對外輸出三種溫位冷量的復疊制冷系統(tǒng)進行了研究。提出了一套基于T-H圖的設(shè)計新方法，按照T-H圖中冷熱物流曲

2、線各段的能量匹配狀況，建立對應的能量守恒方程，就可以計算系統(tǒng)三個制冷循環(huán)過冷度、壓縮機吸氣溫度、制冷劑使用量。通過提高吸氣過熱度，調(diào)整三個復疊制冷循環(huán)制冷劑的過冷度，最大化地利用制冷劑回熱產(chǎn)生的冷量，減少了系統(tǒng)自身消耗的制冷劑蒸發(fā)產(chǎn)生的潛熱，降低了制冷劑的使用量，減少了壓縮機的功耗，與傳統(tǒng)工藝相比節(jié)能約16％。新流程的T-H圖中冷熱物流曲線間距更加合理，呈現(xiàn)“平行狀”匹配，能量利用效率得到了提高。這種設(shè)計方法可適用與不同的工藝要求，也能

3、適用于雙級壓縮制冷和多級（大于三級）壓縮制冷。
　　2、對一帶丙烷預冷的混合制冷循環(huán)液化天然氣流程進行了能量集成和系統(tǒng)優(yōu)化的研究。提出了通過調(diào)整混合制冷劑組成的方式改變系統(tǒng)T-H圖中冷物流的曲線形狀和相對位置，減少了冷熱物流曲線的距離，提高了系統(tǒng)能量利用率。將低沸點的氮氣除去，減少了低溫區(qū)的換熱溫差。通過調(diào)整兩處物流的冷卻溫度和制冷劑的節(jié)流壓力，以改善了流程T-H圖中冷熱物流曲線的匹配狀況，回收了系統(tǒng)內(nèi)部能量，并能夠向外輸出高品位

4、的低溫冷量。通過優(yōu)化調(diào)整，在系統(tǒng)功耗不變的情況下，產(chǎn)生的總冷量提高了10.8%，使天然氣液化量提高了3.9%。
　　3、對一利用LNG冷量的200000Nm3/d空氣分離液化流程進行了研究。通過修改系統(tǒng)流程，就可以改變T-H圖中冷熱物流曲線的相對位置，從而調(diào)整T-H圖，這樣就減少了系統(tǒng)的火用損失，最大化地回收了系統(tǒng)能量。充分利用了系統(tǒng)內(nèi)未被合理利用的低溫位冷量，提高了精餾塔下塔頂部液氮的過冷度，這樣就減少了對氮制冷循環(huán)產(chǎn)生冷量的需

5、要，降低了氮氣壓縮機的功耗，并改變氮循環(huán)中氮氣的液化流程，使之只在第一換熱器中液化，減少了對低溫位冷量的消耗。另外，在LNG的汽化流程中添加節(jié)流閥和壓縮機，改變LNG進入主換熱器的壓力和溫度，使LNG的消耗量降低了10.2%。雖然額外添加了一臺壓縮機，但對于整個系統(tǒng)來說，總能耗是降低的，系統(tǒng)單位產(chǎn)品能耗減少了3.7%。
　　調(diào)整生產(chǎn)工藝使T-H圖中的冷熱物流曲線位置趨于相對平行，減少了冷熱物流之間的傳熱溫差，降低了過程中的火用損失