Nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật pinch technology vào tối ưu hoá hệ thống thu hồi nhiệt của phân xưởng chưng cất tại nhà máy lọc dầu dung quất

81 2.7K 41
Nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật pinch technology vào tối ưu hoá hệ thống thu hồi nhiệt của phân xưởng chưng cất tại nhà máy lọc dầu dung quất

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

MỤC LỤC LỜI NỚI ĐẦU 8 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT PINCH 10 1.1 Khái niệm và nguyên tắc của kỷ thuật Pinch 10 1.1.1 Khái niệm Pinch 10 1.1.2 Xây dựng đường tổ hợp cho các dòng nóng, nguội 10 1.1.3 Khái niệm DTmin và Pinch Point 12 1.1.3.1 DTmin (Dtmin hay ∆Τ min) 12 1.1.3.2 Pinch Point (Process Pinch) 13 1.1.4 Nguyên tắc Pinch 14 1.2 Khai thác dữ liệu từ sơ đồ công nghệ để áp dụng và kỹ thuật Pinch 15 1.2.1 Ví dụ mở đầu 15 1.2.1.1 Xây dựng bảng số liệu 16 1.2.1.2 Xây dựng đường tổ hợp 17 1.2.2 Nguyên tắc khai thác dữ liệu từ sơ đồ công nghệ 19 1.2.2.1 Không tách các dòng có cùng tính chất nhiệt và hóa học trên sơ đồ hiện có 19 1.2.2.2 Không tổ hợp các dòng có nhiệt độ khác nhau 21 1.2.2.3 Khai thác dữ liệu tại các nhiệt độ “có hiệu quả” của các dòng công nghệ 22 1.2.2.4 Đảm bảo tính chính xác của dữ liệu khi trích xuất 23 1.2.2.5 Không trích xuất dữ liệu của các dòng phụ trợ thuần túy 24 1.2.2.6 Nhận dạng dữ liệu “mềm” khi trích xuất 24 1.3 Sử dụng nhiều tác nhân cho quá trình đun nóng và làm nguội 24 1.3.1 Biểu diễn trên giản đồ đường tổ hợp (composite curve) 24 1.3.2 Biểu diễn trên giản đồ đường tổ hợp Grand (Grand Composite Curve) 25 1.4 Cân bằng giữa chi phí năng lượng và đầu tư ban đầu 27 1.4.1 Quá trình thiết kế mới HEN 27 1.4.1.1 Xác định bề mặt truyền nhiệt 28 1.4.1.2 Xác định số lượng thiết bị trao đổi nhiệt tối thiểu cho HEN 28 1.4.1.3 Xác định chi phí của HEN 29 1.4.2 Thiết kế cải tiến HEN 30 1.4.2.1 Hệ số bề mặt hiệu quả 31 1.4.2.2 Thiết kế cải tiến dựa trên DTmin 32 1.4.2.3 Thiết kế cải tiến dựa trên giá trị DTmin thực nghiệm 33 1.4.2.4 Thời gian hoàn vốn 34 1.5 Ứng dụng kỹ thuật Pinch cho những thay đổi công nghệ 35 1.5.1 Nguyên tắc “tăng – giảm” 35 1.5.2 Thay đổi các thông số công nghệ của tháp chưng cất 37 1.5.3 Áp dụng kỹ thuật Pinch phân tích tháp chưng cất 37 1.5.3.1 Đường tổ hợp Grand của tháp chưng cất (CGCC) 37 1.5.3.2 Sử dụng giản đồ CGCC cho việc phân tích kỹ thuật Pinch 38 1.5.3.3 Kết hợp tháp và phần còn lại của sơ đồ công nghệ (background process) 40 1.6 Ứng dựng kỹ thuật Pinch phân tích “bơm nhiệt” và “máy nhiệt” 42 1.6.1 Ứng dụng kỹ thuật Pinch phân tích “máy nhiệt” 43 1.6.2 Ứng dụng kỹ thuật Pinch phân tích bơm nhiệt 45 1.7 Thiết kế hệ thống trao đổi nhiệt (HEN) bằng phương pháp Pinch 47 1.7.1 Một số khái niệm cơ bản 47 1.7.2 Thiết kế hệ thống trao đổi nhiệt (HEN) 48 1.7.2.1 Sơ đồ nguyên lý của quá trình thiết kế HEN 48 1.7.2.2 Sơ đồ lưới 49 1.7.3 Thiết kế HEN bằng phương pháp Pinch 49 1.7.3.1 Nguyên tắc của phương pháp Pinch 49 1.7.3.2 Thiết kế phần Sink (phía trên Pinch) 50 1.7.3.3 Thiết kế phần Source 51 1.7.3.4 Bậc tự do của HEN 52 1.7.3.5 Thiết kế HEN với mục tiêu chi phí vận hành nhỏ nhất 52 1.7.3.6 Chia dòng (phân nhánh) phục vụ cho quá trình thiết kế 54 1.7.3.7 Đánh giá HEN vừa thiết kế 55 1.7.4 Thiết kế cải tiến HEN 56 Đồ án tốt nghiệp Khoa Hóa – Trường Đại Học Bách Khoa GVHD: TS. Nguyễn Đình Lâm Trang 1 SVTH: Nguyễn Thanh Sang 1.7.4.1 Phương pháp Pinch dùng khi thiết kế cải tiến 56 1.7.4.2 Hiệu chỉnh thiết bị trao đổi nhiệt Cross Pinch 56 1.7.4.3 Phân tích các đường nhiệt hở 58 Chương 2: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PINCH PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH THU HỒI NHIỆT CỦA PHÂN XƯỞNG CDU – NHÀ MÁY LỌC DẦU DÙNG QUẤT 60 2.1 Một số mục tiêu cần đạt được khi phân tích phân xưởng CDU 60 2.1.1 Hàm mục tiêu 60 2.1.2 Tối ưu năng suất nhiệt của lò đốt 60 2.1.3 Bề mặt trao đổi nhiệt tối ưu 60 2.1.4 Số lượng thiết bị trao đổi nhiệt tối ưu 61 2.1.5 Chi phí tối ưu 61 2.2 Các bước tiến hành để ứng dụng kỹ thuật Pinch 61 2.2.1 Trích xuất dữ liệu từ sơ đồ PFD và P&ID 62 2.2.2 Mô phỏng phân xưởng CDU bằng phần mềm Hysys 62 2.2.3 Phân tích quá trình thu hồi nhiệt bằng kỹ thuật Pinch 63 2.2.4 Xác lập chế độ vận hành cho HEN 64 2.3 Kết quả mô phỏng và phân tích Pinch 65 2.4 So sánh quá trình mô phỏng và phân tích tối ưu 72 2.5 Kết quả tính toán HEN và các dòng công nghệ ở chế độ vận hành 73 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số giá trị DTmin thực nghiệm theo Linnhoff March 12 Bảng 1.2: DTmin ứng với các nguồn phụ trợ được dùng 13 Bảng 1.3: Các số liệu từ sơ đồ công nghệ 16 Bảng 1.4: Dữ liệu nhiệt của dòng nóng 17 Bảng 1.5: Dữ liệu nhiệt của dòng nguội 18 Bảng 1.6: Các hệ số a, b, c 29 Bảng 1.7: Một số giá trị DTmin sử dụng cho thiết kế cải tiến trong nhà máy lọc dầu[1] 34 Bảng 1.8: Các dòng nóng và nguội của tháp chưng cất 37 Bảng 1.9: Các trường hợp xảy ra khi kết hợp tháp vào sơ đồ công nghệ [2] 40 Bảng 1.10: Dữ liệu thiết kế HEN 52 Bảng2.1: Các số liệu khai thác được từ quá trình mô phỏng CDU 65 Bảng 2.2: Tác nhân phụ trợ dùng cho quá trình 66 Bảng 2.3a: Process Pinch và Utility Pinch 67 Bảng 2.3b: Các kết quả tính toán HEN với DTmin = 13 67 Bảng 2.4: Một số giá trị CA, OC, TAC khi DTmin = [6, 7] 69 Bảng 2.5: Process Pinch và Utility Pinch 69 Bảng 2.6: Kết quả tính toán HEN khi DTmin = 6.5 (tối ưu) 69 Bảng 2.7: So sánh trường hợp hiện tại với trường hợp tối ưu 70 Bảng 2.8: Số liệu mô phỏng HEN của phân xưởng CDU 71 Bảng 2.9: Số liệu tính toán HX từ quá trình mô phỏng thiết kế 71 Bảng 2.10: So sánh mô phỏng và phân tích tối ưu của Pinch 73 Bảng 2.11: Nhiệt độ cuối của các dòng công nghệ ở chế độ vận hành 74 Bảng 2.12: Số liệu tính toán HX khi mô phỏng vận hành 75 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Đường tổ hợp nóng và nguội 11 Hình 1.2: Bề mặt trao đổi nhiệt và lượng nhiệt cung cấp cho quá trình 11 Hình 1.3: Quan hệ giữa DTmin và chi phí đầu tư ban đầu 13 Hình 1.4: Sink và Source 14 Hình 1.5: Vi phạm Pinch 15 Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ 15 Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ thu gọn 16 Hình 1.8: Dòng nóng 1 và 2 17 Hình 1.9: Đường tổ hợp nóng 17 Hình 1.10: Đường tổ hợp nguội 18 Hình 1.11: Đường tổ hợp của 4 dòng công nghệ 18 Hình 1.12: Ví dụ về khai thác dữ liệu từ sơ đồ công nghệ 19 Hình 1.13: Khai thác dữ liệu từ sơ đồ gốc và thiết kế HEN 20 Hình 1.14: Phương pháp khai thác dữ liệu áp dụng cho kỹ thuật Pinch 21 Hình 1.15: Thiết bị trao đổi nhiệt giả định 21 Hình 1.15c: Tổ hợp 2 dòng công nghệ có cùng nhiệt độ cuối 22 Hình 1.15d: Mô hình đúng khi tổ hợp các dòng công nghệ trong kỹ thuật Pinch 22 Hình 1.16: Nhiệt độ có hiệu quả 23 Hình 1.17: Đường tổ hợp giả định và đường tổ hợp thực 23 Hình 1.18: Sử dụng nhiều tác nhân đun nóng 25 Hình1.19: Giản đồ đường dịch chuyển (Shifted Composite Curve) 25 Hình 1.20: Đường tổ hợp Grand (Grand Composite Curve) 26 Hình 1.21: Lượng nước làm mát và hơi cần cung cấp 26 Hình 1.22: Giản đồ Grand và điểm Pinch 27 Hình 1.23: Bề mặt truyền nhiệt của hệ thống 28 Hình 1.24: Chi phí cho HEN 30 Hình 1.25: Cân bằng năng lượng và diện tích cho thiết kế lại 31 Hình 1.26: Thiết kế cải tiến dựa trên hệ số α 32 Hình 1.27: Thiết kế cải tiến dựa trên sự thay đổi DTmin 33 Hình 1.28: Ảnh hưởng của hình dạng đường tổ hợp lên giá trị DTmin tối ưu 34 Hình 1.29: Thời gian hoàn vốn cho thiết kế cải tiến 35 Hình 1.30: Nguyên tắc tăng giảm của Pinch 36 Hình 1.31: Giảm lượng phụ trợ dùng bằng cách thay đổi áp suất nạp liệu 36 Hình 1.32: Giản đồ Grand cho tháp chưng cất 38 Hình 1.33a: Thay đổi tỉ số hồi lưu 39 Hình 1.33b: Thay đổi điều kiện nạp liệu của nguyên liệu 39 Hình 1.33c: Thay đổi Side condenser/Side reoiler 40 Hình 1.33a: Phân tích riêng lẻ tháp và phần còn lại 41 Hình 1.34b: Kết hợp phân tích tháp chưng và toàn bộ quá trình 41 Hình 1.34c: Mô hình kết hợp lý tưởng giữa tháp chưng và background process 42 Hình 1.34d: Mô hình kết hợp thực giữa tháp chưng và background process 42 Hình 1.35: Tích hợp máy nhiệt vào trong sơ đồ công nghệ 44 Hình 1.36a: Kết hợp tuabin hơi vào quá trình công nghệ bằng giản đồ Grand 45 Hình 1.36b: Tích hợp tuabin khí vào quá trình công nghệ 45 Hình 1.37: Đặt bơm nhiệt vào trong quá trình công nghệ để phân tích bằng kỹ thuật Pinch 46 Hình 1.38: Ứng dụng giản đồ Grand để phân tích bơm nhiệt bằng kỹ thuật Pinch 47 Hình 1.39: Các bước tiến hành thiết kế hệ thống trao đổi nhiệt bằng phương pháp Pinch 48 Hình 1.40: Sơ đồ lưới trong phương pháp thiết kế Pinch 49 Hình 1.41: Giản đồ lưới cho các dòng công nghệ và phụ trợ 50 Hình 1.42: Giản đồ T – H cho trường hợp thiết kế phần Sink (tiếp giáp với Pinch) 51 Hình 1.43: Giản đồ T – H cho trường hợp thiết kế phần Source 51 Hình 1.44a: Thiết kế phần Sink 53 Hình 1.44b: Thiết kế phần Source 54 Hình 1.45: HEN và vòng nhiệt 54 Hình 1.46: Chia dòng phục vụ cho thiết kế HEN theo phương pháp Pinch 54 Hình 1.47: Sơ đồ phân tích các dòng trao đổi nhiệt 55 Hình 1.48: Lựa chọn phương pháp sử dụng thiết kế cải tiến 57 Hình 1.49: Các bước tiến hành hiệu chỉnh Cross Pinch 58 Hình 2.1: Các bước tiến hành để phân tích Pinch 62 Hình 2.2: Trích xuất dữ liệu từ PFD 62 Hình 2.3: Quá trình mô phỏng phân xưởng CDU phục vụ cho kỹ thuật Pinch 63 Hình 2.4 : Các bước tiến hành phân tích Pinch 64 Hình 2.5 : Đường tổ hợp của các dòng nóng và nguội ứng với DTmin = 13 o C 66 Hình 2.6 : Đường tổ hợp Grand của quá trình ứng với DTmin = 13 o C 66 Hình 2.7: Mối quan hệ giữa DTmin và Q H , Q C 67 Hình 2.8 : Mối quan hệ giữa DTmin với chi phí vận hành và chi phí đầu tư 68 Hình 2.9 : Mối quan hệ giữa DTmin và chi phí tổng của quá trình 68 Hình 2.10 : Đường tổ hợp các dòng nóng và nguội với DTmin=6.5 o C 70 Hình 2.11 : Đường tổ hợp Grand của quá trình ứng với DTmin = 6.5 o C 70 MỘT SỐ KÍ HIỆU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN Kí h iệu G iải th ích Đơ n v ị COND Thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp REB Thiết bị đun sôi đáy tháp H Thiết bị gia nhiệt C Thiết bị làm lạnh R1, R2 Thiết bị phản ứng C1 Tháp chưng cất DTmin (Dtmin, ∆Τ min) Chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất giữa đường tổ hợp nóng và nguội o C HX HEN Thiết bị trao đổi nhiệt Hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt (Heat Exchanger Network) XP Lượng nhiệt truyền qua Pinch KW OC Chi phí vận hành (Operation Cost) $/s CC Chi phí đầu tư ban đầu của một HX (Capital Cost) $ CC Net Chi phí đầu tư cho hệ thống $ TAC Chi phí tổng của HEN (Total Annualized Cost) $/s EMAT Chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất tại HX o C (Exchanger Minimum Approach Temperature) ξ Hệ số chi phí hằng năm (Annualization Factor) 1/năm ROR Tốc độ hoàn vốn (Rate Of Return) % CC Net /năm PL Thời gian hoạt động của dự án (Plant Life) CGCC Đường tổ hợp Grand của tháp chưng cất (Column Grand Composite Curve) HPS Hơi nước bão hoà cao áp LPS Hơi nước bão hoà thấp áp CW Cp CP = mCp Nước làm mát Nhiệt dung riêng khối lượng Kj/kg o C Nhiệt dung riêng lưu lượng Kj/h o C m Lưu lượng khối lượng kg/h N u,min Số lượng thiết bị trao đổi nhiệt tối thiểu N mv Số lượng thiết bị trao đổi nhiệt hiện có trên sơ đồ lưới N t s Số lượng các dòng công nghệ và phụ trợ Q H (h) , Q h,u Lượng nhiệt cấp thêm vào quá trình KW Q C (c) , Q c,u Lượng nhiệt do tác nhân lạnh lấy đi KW U c,u Chi phí của tác nhân lạnh $/s U h,u Chi phí của tác nhân đun nóng $/s Air Không khí làm mát MER Năng lượng tối đa thu hồi được (Maximum Energy Recovery) KW T h , T c Nhiệt độ điểm Pinch nóng và nhiệt độ điểm Pinch nguội o C T đầu (t đầu ), T cuối (t cuối ) N loop N DoF GCC Nhiệt độ đầu và cuối của các dòng nóng(lạnh) Số lượng vòng nhiệt kín Bậc tự do của HEN (Degree Of Freedom) Đường tổ hợp Grand (Grand Composite Curve) o C E ex Năng lượng tiêu thụ của HEN sẵn có KW A t Diện tích bề mặt cho quá trình thiết kế mới ứng với năng lượng tiêu thụ E ex m 2 A 2 Diện tích bề mặt mới m 2 E ret Năng lượng tiêu thụ của HEN mới KW A 1 Diện tích bề mặt cho quá trình thiết kế mới ứng với năng lượng tiêu thụ E ret m 2 α Hệ số bề mặt hiệu quả β Độ dốc đường cong thiết kế cải tiến W Công sinh ra KW Q loss HP Nhiệt mất mát Bơm nhiệt KW HE Máy nhiệt Q Ex Lượng nhiệt trao đổi KW U h , U c , U Hệ số trao đổi nhiệt tổng Kcal/h.m 2 C T i Nhiệt độ đầu của các dòng o C T s Nhiệt độ cuối của các dòng o C T s-d Nhiệt độ cuối mong muốn đạt được của các dòng o C T s-c Nhiệt độ cuối tính toán được ở chế độ vận hành o C ∆ H A 1-1 Biến thiên Enthalpy Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt theo kiểu ngược chiều KW m 2 A 1-2 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dạng tube-shell m 2 N s Số lượng Shell DT h,mi n = (T đầu - t cuối ) Chênh lệch nhiệt độ của dòng nóng vào và dòng nguội ra o C DT c,mi n = (T cuối – t đầu ) Chênh lệch nhiệt độ của dòng nóng ra và dòng nguội vào o C X mp Giá trị tính toán được từ quá trình mô phỏng X t u Giá tính toán được bằng phân tích tối ưu %X Lượng tiết kiệm được % Q Ex – TH Q Ex – VH Lượng nhiệt trao đổi tại mỗi thiết bị khi thiết kế Lượng nhiệt trao đổi tại mỗi thiết bị khi vận hành KW KW ε T Sai số của nhiệt độ cuối của các dòng khi thiết kế và vận hành % ε Q Sai số của lượng nhiệt trao đổi của các thiết bị khi thiết kế và vận hành % ε A Sai số của diện tích của các thiết bị khi thiết kế và vận hành % Α TK Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt thiết kế m 2 Α VH Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt vận hành m 2 LỜI NÓI ĐẦU Các quá trình trong công nghệ hóa học như: Chưng cất, phản ứng hóa học, trích ly…cần phải được cung cấp một lượng năng lượng cần thiết để quá trình xảy ra đạt hiệu quả và đảm bảo thu được các sản phẩm có chất lượng tốt đáp ứng nhu cầu thị trường. Dòng sản phẩm ra khỏi các thiết bị của quá trình thường có nhiệt độ cao và cần được làm lạnh để đưa vào kho lưu trữ trước khi đưa đi phân phối đến nơi tiêu thụ. Tất cả chi phí cho quá trình đun nóng và làm lạnh đều được tính vào giá thành của một đơn vị sản phẩm vì vậy nếu chi phí cho quá trình đun nóng và làm nguội đắt tiền thì sản phẩm bán ra thị trường có giá cao, tính cạnh tranh thấp. Vì vậy, tiết kiêm năng lượng tiêu thụ là một vấn đề rất quan trọng có ảnh hưởng lớn đến lợi nhuận và sự tồn tại của nhà máy. Để làm được việc này, chúng ta cần phải thiết kê hệ thống trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt của các dòng nóng để gia nhiệt nguyên liệu làm gảm chi phí cho quá trình đun nóng và làm nguội. Trong quá khứ, các nhà hoá học và thiết bị đã biết tận dụng nhiệt của các dòng sản phẩm có nhiệt độ cao gia nhiệt cho nguyên liệu và thiết kế hệ thống trao đổi nhiệt để thực hiện công việc này. Phương pháp thiết kế cổ điển giúp tiết kiệm được năng lượng tiêu tốn cho các quá trình trong công nghệ hoá học tuy nhiên lượng nhiệt tận dụng được vẫn còn rất hạn chế và chưa triệt để. Hiện nay, người ta dùng kỹ thuật Pinch technology để thiết kế hệ thống trao đổi nhiệt, nhằm tận dụng tối đa lượng nhiệt có thể thu hồi được từ quá trình qua đó làm giảm chi phí cho quá trình đun nóng và làm lạnh, tiến đến làm giảm chi phí tổng của quá trình. Kỹ thuật Pinch technology cung cấp cho người thiết kế một công cụ thuận tiện để phân tích quá trình thu hồi nhiệt tại các nhà máy hóa chất, hóa dầu và đặt biệt là trong lĩnh vực lọc dầu. Bằng cách xây dựng đường tổ hợp (Composite curve và Grand composite curve) cho các dòng công nghệ nóng và nguội trong quá trình, kỹ thuật Pinch technology giúp chúng ta tính toán lượng nhiệt cần cấp thêm vào hay lấy bớt ra khỏi quá trình một cách dễ dàng thông qua lựa chọn giá trị Dtmin thích hợp của hệ thống trao đổi nhiệt. Đề tài của tôi là: “Nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật Pinch technology vào tối ưu hoá hệ thống thu hồi nhiệt của phân xưởng chưng cất tại nhà máy lọc dầu Dung Quất”, trên cơ sở kiến thức cơ bản của kỹ thuật Pinch, ứng dụng phần mềm Aspen HX – Net, Excel tôi đã hoàn thành đồ án này. Đồ án bao gồm 2 phần chính: − Giới thiệu về lý thuyết Pinch technology. − Ứng dụng kỹ thuật Pinch và phần mềm Aspen Hysys để mô phỏng phana xưởng CDU, phần mềm Aspen HX – Net để tính toán lượng nhiệt thu hồi của phân xưởng CDU. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS Nguyễn Đình Lâm, kỹ sư Lê Hồng Nguyên đã giúp tôi hoàn thành đồ án này đúng hạn. [...]... nghệ hiện có Vì vậy năng suất nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt sẽ không còn phù hợp với dữ liệu của các dòng nữa 1.2.2.3 Khai thác dữ liệu tại các nhiệt độ “có hiệu quả” của các dòng công nghệ Khi lọc dữ liệu từ sơ đồ công nghệ để áp dụng kỹ thu t Pinch, nhiệt độ “hiệu quả” của các dòng mới là giá trị quan trọng chứ không phải là nhiệt độ thực của các dòng [1] Nhiệt độ thực của dòng công nghệ: Nhiệt. .. lớn Lượng nhiệt cung cấp phụ thu c vào điểm sương của khói lò (Ăn mòn) 0 0 Lượng nước dùng tùy thu c vào thời tiết 1.1.3.2 Pinch Point (Process Pinch) - Khái niệm: Pinch Point ( Pinch ) là điểm mà tại đó chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất giữa đường tổ hợp nóng và đường tổ hợp nguội đạt được DTmin và cũng là chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất trong hệ thống trao đổi nhiệt (hình 1.2).[1] - Pinch chia hệ thống thành... vật chất và năng lượng Sau khi cân bằng vật chất và năng lượng được thiết lập, Pinch sẽ phân tích và tính toán tổng lượng nhiệt tối đa có thể thu hồi, chi phí cho các quá trình đun nóng và làm nguội cũng như chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống trao đổi nhiệt qua đó lựa chọn những giá trị thích hợp bằng cách cân bằng giữa chi phí năng lượng và chi phí đầu tư ban đầu Kỹ thu t Pinch áp dụng vào hệ thống. .. 1.4.1.1 Xác định bề mặt truyền nhiệt Ứng với mỗi giá trị DTmin, bằng giản đồ đường tổ hợp của các dòng công nghệ, hoàn toàn có thể xác định được lượng nhiệt tiêu thụ và bề mặt truyền nhiệt của hệ thống Khi giá trị DTmin tối ưu được chọn, dựa vào đường tổ hợp của các dòng công nghệ hoàn toàn có thể xác định được diện tích bề mặt truyền nhiệt tối ưu Bề mặt truyền nhiệt của hệ thống được tính theo công thức... Nhiệt độ thực của dòng công nghệ là nhiệt độ tại đầu vào và đầu ra ở mỗi thiết bị trao đổi nhiệt Nhiệt độ “có hiệu quả” [1]: − Đối với dòng nóng: Nhiệt độ hiệu quả là nhiệt độ ứng với lượng nhiệt thực mà dòng nóng truyền cho dòng nguội − Đối với dòng nguội: Nhiệt độ hiệu quả là nhiệt độ ứng với lượng nhiệt cần thêm vào để nó đạt được nhiệt độ cần thiết o Ví dụ chúng ta có sản phẩm của một phản ứng cracking... đóng góp ý kiến của thầy cô giáo và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Đà nẵng, ngày 06, tháng 5 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Sang Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THU T PINCH 1.1 Khái niệm và nguyên tắc của kỷ thu t Pinch 1.1.1 Khái niệm Pinch [1] Pinch là kỹ thu t phân tích hệ thống để đưa ra phương pháp tiết kiệm năng lượng trong một cụm hay toàn bộ quá trình công nghệ Pinch dựa trên phương... liệu từ sơ đồ công nghệ Tất cả những dữ liệu của các dòng công nghệ nóng, nguội và các dòng phụ trợ, các thông tin về chi phí của các dòng phụ trợ phải được khai thác đầy đủ và chính xác Dữ liệu của các dòng công nghệ và phụ trợ bao gồm những thông tin về lưu lượng, nhiệt độ, độ nhớt, hệ số dẫn nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng là những thông tin cần thiết để sử dụng kỹ thu t Pinch Dữ liệu hoàn... đầu DTmin tối ưu Hình 1.3: Quan hệ giữa DTmin và chi phí đầu tư ban đầu Sau khi xác định được DTmin tối ưu của quá trình, chúng ta đã tính toán được hết những giá trị tối ưu của HEN Tuy nhiên để đưa những phân tích ở trên vào quá trình thiết kế HEN, chúng ta phải xác định được điểm Pinch và tuân theo một số nguyên tắt của Pinch khi thiết kế HEN để đạt được những giá trị khi tính toán tối ưu Bảng 1.2... • Bề mặt truyền nhiệt và số lượng thiết bị trao đổi nhiệt • Giá trị DTmin của hệ thống, đây là một trong những giá trị quan trọng cho phép tối ưu hệ thống trao đổi nhiệt 1.1.3 Khái niệm DTmin và Pinch Point 1.1.3.1 DTmin (Dtmin hay ∆Τmin) - Khái niệm: DTmin là chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất giữa 2 đường tổ hợp nóng và nguội (cũng là chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất trong hệ thống trao đổi nhiệt) hình 1.2... vực áp dụng DTmin Ghi chú 1 Lọc dầu 20 – 40 Hệ số trao đổi nhiệt thấp, hai đường tổ hợp gần song song nhau, có sự đóng cặn trong HEN 2 Hóa dầu 10 – 20 Hệ số trao đổi nhiệt cao và ít đóng cặn 3 Hóa học 10 – 20 Hệ số trao đổi nhiệt cao và ít đóng cặn 3–5 Chi phí cho tác nhân làm nguội rất đắt tiền, DTmin càng nhỏ nếu nhiệt độ của tác nhân làm nguội thấp 4 Các quá trình ở nhiệt độ thấp Tùy thu c vào HEN, . của hệ thống trao đổi nhiệt. Đề tài của tôi là: Nghiên cứu và ứng dụng kỹ thu t Pinch technology vào tối ưu hoá hệ thống thu hồi nhiệt của phân xưởng chưng cất tại nhà máy lọc dầu Dung Quất ,. nghệ (background process) 40 1.6 Ứng dựng kỹ thu t Pinch phân tích “bơm nhiệt và máy nhiệt 42 1.6.1 Ứng dụng kỹ thu t Pinch phân tích máy nhiệt 43 1.6.2 Ứng dụng kỹ thu t Pinch phân. TRÌNH THU HỒI NHIỆT CỦA PHÂN XƯỞNG CDU – NHÀ MÁY LỌC DẦU DÙNG QUẤT 60 2.1 Một số mục tiêu cần đạt được khi phân tích phân xưởng CDU 60 2.1.1 Hàm mục tiêu 60 2.1.2 Tối ưu năng suất nhiệt

Ngày đăng: 24/10/2014, 18:50

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan