第一章开始运行Aspen Pinch
本章回顾了一个典型热集成研究案例。阐述了一个类似研究案例的各个步骤,以及如何在不同的阶段应用Aspen Pinch。同时,本章还介绍了Aspen Pinch界面,已经如何启动和推出Aspen Pinch。
一个典型的热集成案例
下图表示了一个典型的热集成案例研究的主要步骤以及相应阶段Aspen Pinch的特征。尽管本图看来是一个一次性完成的过程,但在实际过程中需要多次迭代来保证获得总体最优的结果。
一个热集成案例研究包含以下步骤:
从你的流程中获取数据。
建立公用工程消耗,能量消耗和投资费用的操作目标。
作出一个换热网络的设计
检查所设计换热网络的性能。
下面详细介绍这些步骤。
从你的流程模拟中获取数据
一个热集成研究是从获取流程的数据开始的。一个热集成研究所需要的数据包括每个流股的温度与热负荷信息。对于任一个公用工程的温度和费用信息都是必要的。如果你想作费用分析的话,就必须提供换热器的投资费用。
流股的数据可以直接从过程的物料与能量衡算获取。另外,流股数据也可以从Aspen Plus模拟或其他软件输入。输入数据可以运用Aspen Pinch 的数据输入功能、Aspen Plus接口或流股分段功能来实现。
建立目标函数
案例的下一个步骤是确定公用工程消耗、能量消耗和投资费用目标。对于一个新的换热网络设计可以运用Aspen Pinch的targeting 功能。换热网络的改造可以用retrofit targeting功能。对于从不同过程单元回收热量的总过程来说,我们可以运用Aspen Pinch的total site 功能。
当评价公用工程的费用与消耗时,你可能想研究一个公用工程系统的操作细节。Aspen Pinch具有热功模块来模拟公用工程的操作从而使你可以准确的预测公用工程系统的规模及大小。
此时,本热集成案例已经可以通过运用基础案例的操作条件来预测流程的最佳操作性能与费用。你还可以深入研究当操作条件发生变化时整个换热网络的性能如何发生变化。或许这些变化可以降低总的费用。你可以运用Aspen Pinch的targeting功能,例如负荷曲线,来评价流程的变化。
设计换热网络
热集成的下一步将从目标函数转移到设计上来。你可以设计一个新的换热网络,也可以对旧的换热网络进行改造设计。此时可以用Aspen Pinch的格子图和其他换热网络设计工具来完成你的设计。
所设计的网络中或许包含一些你想删除掉的小换热器。你可以使用Aspen Pinch的调优工具来删除任何类似的小换热器,从而降低总费用。
如何你要改造一个旧的换热网络的话,请使用Aspen Pinch的retrofit design功能,本功能采用了最小的“网络夹点”技术。
检查换热网络的性能
最后,你应该对你所设计的换热网络进行核算。运用Aspen Pinch的模拟/优化/核算功能你可以详细的计算换热器的几何细节。你可以使用Aspen Pinch来选择管长、管心距以及折流板等。
如何你想检查网络的操作弹性-例如,物流入口温度的或总传热系数变化的影响-可以使用Aspen Pinch的flexibility功能。
理解项目与案例
每一个不同过程或工厂的研究被称为以Aspen Pinch project。而每个project可能会包含几个不同的操作工况,这些工况被称为cases。对于一个包含者几个过程单元的工厂的研究,每个过程单元都作为一个case。
当你运用Aspen Pinch 建立一个新项目时,你应该在磁盘上建立一个新的目录或文件夹,用来存储所有的项目和工况信息。
下图显示了一个典型的Aspen Pinch研究,以及项目和工况之间的关系。
如图1-2所示,所有的工况都存储在根目录CRUDE下。子目录FEED1和FEED2代表不同的进料工况。FEED1本身又含有两个不同的子目录SUMMER和WINTER。FEED2只含有一个工况MAXGAS。
工况树(case tree)和继承数据
在Aspen Pinch中,工况以子工况和父工况的形式排列。如果Aspen Pinch需要的数据不存在于一个给定的工况时Aspen Pinch会自动在他的父工况中搜索(搜索从当前的目录到
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