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5物流提取和换热网络综合

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换热网络合成例题

换热网络合成例题

2.换热网络合成例题
①基础数据
本例题共有三个热流、二个冷流，为方便起见，取物流平均比热进行计算，换热网络物流数据见表5-8。

②换热网络热量回收分析
以夹点温差ΔT min为变量，进行换热网络技术经济分析。

具体步骤是给出可行的夹点温差范围（本例中夹点温差ΔT min的范围为5~50℃），在该范围内平均选取若干个夹点温差分别进行夹点计算，确定该夹点下换热网络的换热负荷、公用工程负荷、换热面积、各项费用等。

现以ΔT min=20℃为例说明技术经济分析的步骤。

表5-8 例题中物流数据
热量回收计算：
以热流温度为基准，即各热流的进出口温度保持不变，各冷流的进出口温度分别加上夹点温差ΔT min=20℃，将换热网络中各个冷热物流按温度划分成若干个子网络，见表5-9所示。

第八章 换热网络综合

第八章 换热网络综合

∑ CCP ∑ H CP
3.0 1.0 -3.0 -0.4 -3.4
Di
Ii
Qi
流量，kW 输入 输出 +30 0 +105 +123 +225
+30 +30 -105 -18 -102
0 -30 -60 +45 +63
-30 -60 +45 +63 +165
+60 +30 0 +105 +123
从上表可得到以下信程物流的热复 合。如果不进行过程物流的热复合，只是把两股冷 流和两股热流进行常规匹配，则存在两个热力学限 制 1. 过程物流热复合可以减少整个换热过程的热力学 限制数 2. 经热复合后只剩一个热力学限制点，即夹点。这 时，过程需要的公用工程用量可达到最小

夹点的特性

这个最窄的位置就是夹点
QHmin=60kW 200 150
△Tmin
T ℃
10 5
0
0
0
QCmin=225kW
最大回收热量 495kW
H kW

两条曲线端点的水平差值分别代表最小冷、热公用 工程，以及最大热回收量（即最大换热量）。 这个位置的物理意义表示为一个热力学限制点。这 一点限制了冷、热物流进一步作热交换，使冷、热 公用工程都达到了最小值，这时物流间的匹配满足 能量利用最优的要求
H0=0 H1＝（2+4 ） （70－40）＝180 H2＝（2+4 ） （115－70）＝270 H3＝（2+4 ） （150－115）＝210 H4＝2（180－150）＝60 H０＝1000 H1＝2.6（60－30）＝78 H２＝（3+2.6） （105－60）＝252 H３＝3（140－105）＝105 H４＝3（180－140）＝120

换热器网络的综合

换热器网络的综合
第五章 换热器网络的综合
换热器网络综合：确定具有最小设备投资，最小操作费用，能达
到过程要求的换热器网络结构。
具有可控性、稳定性和可操作性。
方法：
夹点设计法
有效能法
温度间隔法
热力学温差贡献法
数学规划法
5.2 夹点设计法
夹点设计法的基本原则： (1) 应该避免有热流量通过夹点； (2) 夹点上方避免引入公用工程冷却物流； (3) 夹点下方避免引入公用工程加热物流 。
夹点设计法的要点： （1）在夹点处，换热网络分隔开，热端和冷端分别处理。 （2）热端和冷端都先从夹点开始设计，遵循夹点匹配可行
性规则及经验规则。
（3）离开夹点后，采用经验规则，但传热温差约束紧张时 还应遵循可行性规则。
（4）考虑换热系统的操作性、安全性，以及生产工艺上特 殊要求等。
违背以上三条，就会增大公用工程负荷及相应的设 备投资。
5.2.1 夹点处物流间匹配换热的可行性规则
夹点匹配：指冷、热物流同时有一端直接与夹点相同，即同 一端具有夹点处的温度。
夹点匹配 非夹点规则： 规则1 对于夹点上方，热工艺物流（包括其分支物流）的数目 NH不大于冷工艺物流（包括其分支物流）数目NC，即：
5.2.2 物流间匹配换热的经验规则
经验规则1 每个换热器的热负荷应等于该换热器冷热物流匹配 中热负荷较小者，以保证经过一次换热，既可以使一个物流达 到规定的目标温度,以减少所用换热设备的数量。
经验规则2 应尽量选择热容量流率相近的冷、热流体进行匹配换 热，使得换热器在结构上相对合理，且在相同的热负荷及相同的 有效能损失下，其传热温差最大。
NH NC
H1
3
H2
1
H3
2
C4

化工过程分析与综合习题答案

化工过程分析与综合习题答案

绘该流股，试举例说明。
∆H Q C W T T
W=1 Ts=10 Cp=10
若 Cp 不随 T 变化 ∆H 10 T 10
若C 10 0.05T 则∆H 0.05T 9.5T 100
若C 10 0.05T 则∆H 0.05T 9.5T 100
可见，若 Cp 不随 T 变化，图形为一直线; 若 Cp 随 T 增大，图形
进料变量数 c+2
合计
c+N+M+5
Nau 串级单元数 4
回流分配器 4
侧线采出单元数 1
传热单元数 4
合计
10
Nvu= c+N+M+5+10= c+N+M+15
d= c+N+M+15
2-5
2-6
2-7 简捷算法：Reflex Ratio：-1.3 Light Key：Methanol 0.95
Heavy Key：Ethanol 0.1585 Pressure：Condenser：1.9 公斤 Reboiler：1.8 公斤 最小回流比为：3.529 实际回流比：4.588 最小理论板数：14.47 实际板数：26.18 进料板：10.47 逐板计算：27 块塔板，11 板进料，塔顶采出：31.67kmol/hr，回流比：4.6
（2）1，（2,3,4,6），9,1-----（1，（2,3,4,6），9）
（3）（1，（2,3,4,6），9），8,3-----（1，（2,（3,4,8），6），9）
在（1,2,3,4,6,8,9）中有 3 个回路分别是（1,2,9），（3,4,8），（2,3,4,6）
（4）5 不在任何回路中，可首先计算。

名词解释—化工过程分析与合成

名词解释—化工过程分析与合成

名词解释1.夹点的意义夹点处,系统的传热温差最小等于ΔT min ,系统用能瓶颈位置;夹点处热流量为 0 ,夹点将系统分为热端和冷端两个子系统,热端在夹点温度以上,只需要公用工程加热热阱,冷端在夹点温度以下,只需要公用工程冷却热源；2、夹点技术夹点技术是以热力学为基础,从宏观角度分析过程系统中能量流沿温度的分布,从中发现系统用能的“瓶颈”所在,并给与解瓶颈的方法;夹点设计法三条原则：1应该避免有热流量穿过夹点2夹点上方应该尽量避免引入公用工程冷却物流3夹点下方应该尽量避免引入公用工程加热物流夹点匹配的可行性规则及经验规则3、过程系统能量集成过程系统综合是以合理利用能量为目标的全系统能量综合问题,它从总体上考虑过程中能量的供求关系以及系统结构,操作参数的调优处理,已达到全过程系统能量的优化综合;以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合设备在系统中的合理放置：1分离器与过程系统热集成时,分离器穿越夹点是无效的热集成；2分离器完全在夹点上方或完全在夹点下方均是有效的热集成;3热机不穿越夹点的设置,是有效的热集成;4热泵穿越夹点的设置是有效热集成;4、过程用能一致性原则利用热力学原理,把反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性从用能本质的角度统一起来,把全过程系统能量综合问题转化为有约束的化热网络综合问题;5、利用夹点分析进行过程系统能量集成,调优策略的原则：设法增大夹点上方总的热流股的热负荷,减少总的冷流股的热负荷；设法减少夹点下方总的热流股的热负荷,增大总的冷流股的热负荷;即所谓的“加减原理”;6、化工过程系统模拟采用一反映研究对象本质和内在联系,与原型具有客观一致性,可再现原型发生的本质过程和特性的模型,来进行设计和研究原型过程的方法;对于化工过程,在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律三种基本方法：序贯模块法、联立方程法、联立模块法7、过程系统优化实现过程系统最优运行,包括结构优化和参数优化结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接,以优化过程系统;参数优化：对于一确定的过程系统,对其中的操作参数进行优选,以使某些指标达到最优;8、过程系统综合按照规定的系统性能,寻找需要的系统结构和子系统特性,并按照规定的目标进行最优组合;4种基本方法：分解法、直观推断法、调优法、结构参数法9、过程系统分析对于已知的过程系统,在给定其输入参数,求解其输出参数;10、过程系统自由度过程系统有m个独立方程数,其中含有n个变量,则过程系统的自由度为： d=n-m,通过自由度分析正确地确定系统应给定的独立变量数;11、分离序列综合在给定进料流股状态流量、组成、温度、压力并规定分离产品要求的情况下,系统化地设计出分离方案并使总费用最小;分离序列综合的主要目的是选择合理的分离方法和确定最优的分离序列;分离序列综合是两水平问题：1 找出最优的分离序列和分离器性能；2 对每一分离器进行优化设计12、动态规划解决多阶段策略的整体决策问题的构造型方法;动态规划的最优化原理：无论前面的状态和决策如何,对前面的决策所形成的状态而言,余下的各阶段策略必须构成最优策略;13、复杂精馏模拟过程中的方程M：物料衡算方程E：相平衡方程S：组分归一方程H：热衡算方程14、过程系统分解对大规模复杂系统进行不相关独立子系统的识别、系统分割、最大循环网的断裂识别不相关独立子系统系统分隔识别不相关子系统中的循环回路或15、系统分解子系统中循环回路或最大循环网的断裂16、系统分解中的系统分隔识别出系统中的独立子系统,进一步识别出这些子系统中必须同时求解的方程组及其对应的循环回路或最大循环网,并用拟节点表示这些循环回路或最大循环网,将系统中的节点、拟节点按信息流方向排除没有回路的序列,确定有利的求解顺序;单元串搜索法系统分割方法：邻接矩阵法可及矩阵法xLee-Rudd断裂发回路矩阵最大循环网断裂方法：Upadhye和Grens断裂法权因子总和最小的非多余断裂族双层图断裂法求解方程组表示的过程系统选择设计变量的准则：最好的一组设计变量得到一个结构,其必须联立求解的方程数目最少；或最好的设计变量的准则使设计方程组得到一个开链结构;17、平衡的总组合曲线描述了全系统公用工程流股与过程流股间可以匹配的温位和负荷;18、门槛问题门槛问题：过程系统只需要一种公用工程物流门槛温度差：由门槛问题转变为夹点问题的温度差19、有序直观推断规则按顺序使用规则1：在所有其分离方法中,优先采用能量分离剂分离方法例如精馏, 避免用质量分离剂分离方法例如萃取;当关键组分间的相对挥发度小于~时,应该采用质量分离剂分离方法例如萃取,此时质量分离剂应在下步立即分离;规则2：精馏分离过程尽量避免真空和制冷操作;规则3：当产品集中包括多个多元产品时,倾向于选择得到最少产品种类的分离序列;规则4：首先安排除去腐蚀性组分和有毒有害组分,从而避免对后继设备苛刻要求,提高安全操作保证,减少环境污染规则5：最后处理难分离或分离要求高的组分,特别是当关键组分间的相对挥发度接近1时,应当在没有非关键组分存在的情况下进行分离,这时分离净功耗可以保持较低水平规则6：进料中含量最多的组分应该首先分离出去,这样可以避免含量最多的组分在后续塔中多次气化与冷凝,降低了后续塔的负荷规则7：如果组分间的性质差异以及组分的组成变化范围不大,则倾向于塔顶和塔底产品量等摩尔分离; 如果不能按塔顶和塔底产品量等摩尔分离如分离点组分间相对挥发度太小等情况,则可选择具有最大分离易度系数处为分离点;20、断裂组与断裂族有效断裂组：能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂流股组;多余断裂组有效断裂组非多余断裂组断裂族：任何一种单元计算序列都同时具有一种特定的收敛行为和与其对应的许多断裂组;把与每一种单元计算顺序对应的断裂组看做一个断裂族,同一断裂族的断裂组具有相同的收敛行为;断裂族可以定义为由替代规则联系起来的断裂组的集合;多余断裂族断裂族非多余断裂族寻找关键混合断裂组21、换热网络综合：就是确定这样的换热网络,具有最小的投资费用和操作费用,并满足每一个过程物流的工艺要求从初始温度达到目标温度,具有较好的柔性、可控性和操作性;换热网络的费用来源：换热单元数、换热面积和公用工程消耗;22、转运模型：确定把产品有工厂经由中间仓库再运送到目的地的最优网络;对于热回收问题,热量可看做产品,有热物流通过中间的温度间隔送到冷物流,在中间的温度间隔中,应当满足传热过程中的热力学上的约束,即冷热物流间传热温差要大于或等于允许的最小传热温差ΔT min;。

第4章 换热网络综合设计

第4章 换热网络综合设计

3
C
2.0
40 60
2
8.0
2 125
3 20
20 2.5
25 3.0
夹点冷端的流股匹配（2）
Q 60 4.17 240 3.83
125 135
7
具有最小公用工程加热与冷却负荷的整体设计方案
夹点
150℃ H1
90℃ H2
90℃ 1
90℃
80℃ 3
80℃
4
C
60℃
40 60℃
2
125℃
118℃
H1
70℃
5
方案 1
夹点 H1 90 H2 90
1
C1 70
C2 70
1
135
CP
80
60
3
C
2.0
40
60
2
8.0
28
2
3
105
20
20 2.5
25 3.0
夹点冷端的流股匹配（1）
Q 60 3.5 240 4.5
125 135
6
方案 2
夹点 H1 90 H2 90
1
C1 70
C2 70
1
115
CP
80
60
H1
2
C1
2.5
C2
3.0
夹点端温度 另一端温度
(℃)
(℃)
90
150
70
125
70
100
热负荷 (kW)
120 137.5
90
分析： ◆ 流股数符合规则1： NH <NC
(热流股数 1，小于冷流股数2) ◆ 热容流率符合规则2： CPH<CPC

换热网络

换热网络集成1.分工段换热网络集成（1）异构化反应工段①物流信息提取Aspen plus 流程模拟提示“no error and warning”,通过Aspen HX-Net的自动导入功能对换热物流信息进行提取，手动检查物流信息，将提取有差异的信息输入至换热网络中，并补加部分物流，选择公用工程的类型及温度。

异构化反应工段物流提取信息见表1所示，热量回收及公用工程信息见表2所示。

表1 异构化反应工段物流提取信息物流名称类型入口温度（℃）出口温度（℃）热容流率（kj/℃·h）焓值（kj/h）流量（kg/h）异构化反应前20.0 140.0 1.575E067.057E06 8709 140.0 260.0 1.979E06260.0 380.0 2.326E06异构化反应后400.0 221.1 2.305E046.728E06 8709221.1 78.0 1.821E04表2 异构化反应工段热量回收及公用工程信息物流名称类型入口温度（℃）出口温度（℃）目标负荷（kj/h）目标流量（kg/h）生产高压蒸汽249.0 250.0 0 0高温炉气加热500.0 250.0 3．288E05 1315.02 空冷30.00 35.00 0 0②能量分析设定最小传热温差为10℃，利用Aspen HX-net 对能量进行分析，温焓图如图1所示，总组合曲线如图2所示。

图1异构化反应工段温焓图图2异构化反应工段总组合曲线图通过软件的计算，系统无夹点，所需热公用工程用量为6.406E05 KJ/H，冷公用工程用量为0。

③物流匹配本工段反应起始温度较高，需要加热量较大，为了更好的利用反应后气体温度，同时换热网络集成考虑了再生空气的换热，以及高温反应后气体的余热回收。

综合考虑工艺可行性、匹配原则、热量回收等原则，设计出异构化反应工段换热网络，如图3所示。

图3异构化反应工段换热网络（二） MTBE合成工段①物流信息提取Aspen plus 流程模拟提示“no error and warning”,通过Aspen HX-Net的自动导入功能对换热物流信息进行提取，手动检查物流信息，将提取有差异的信息输入至换热网络中，并补加部分物流，选择公用工程的类型及温度。

化工过程综合与分析考试题库


2 / 39
①
过程系统模拟方法有
、
和
。
②
化工过程系统分解可分为
及
。
③
试判断图 a 中换热匹配可行性 1 , 2 , 3 ,4 。
④
在过程系统夹点分析中，随着夹点上方热物流的热负荷提高，则Ｑｈｍｉｎ将随之 ，
系统热回收ＱＲｍａｘ则随之
。
⑤
精馏塔与系统热集成,如图 b 所示，则在总组合曲线中，塔 T-102 的合理位置
法和
法；
4 一个含有 C 组分的独立流股具有
个自由度；
5 当一过程系统只需要一种公用工程物流，这样的系统不存在夹点，称为
问题；
6 过程系统的总组合曲线就是过程系统中
的分布在 T—H 图上的标绘；
7 分离序列综合的主要目的是选择
和确定
；
8 动态规划的最优化原理为：作为整个过程的最优策略具有这样的性质，即无论前面的状
一
二
三
四
作业 论文 总分
标 准 25
10
15
10
10
30
100
分
一、基本概念（25 分）
（1）名词解释（10 分）
①
过程系统综合
②
夹点的意义
③
过程用能一致性原则
④
过程系统自由度
⑤
过程系统模拟
（2）判断以下问题是非（N，Y）（4 分）
（ ）1. 对于冷热流股换热系统，传热量一定的前提下，传热温差愈小，过程不可逆程度愈
S4
S1
S2
S3
1
2
S5 3
S8 4
S9
S10
5
6
S7

名词解释—化工过程分析与合成

名词解释夹点的意义1.T min ），系统用能瓶颈位置。

夹点处热流量为（夹点处，系统的传热温差最小（等于Δ 0 ，夹点将系统分为热端和冷端两个子系统，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热（热阱），冷端在夹点温度以下，只需要公用工程冷却（热源）；）2、夹点技术夹点技术是以热力学为基础，从宏观角度分析过程系统中能量流沿温度的分布，从中发现系统用能的“瓶颈”所在，并给与解瓶颈的方法。

夹点设计法三条原则：（1）应该避免有热流量穿过夹点（2）夹点上方应该尽量避免引入公用工程冷却物流（3）夹点下方应该尽量避免引入公用工程加热物流夹点匹配的可行性规则及经验规则3、过程系统能量集成过程系统综合是以合理利用能量为目标的全系统能量综合问题，它从总体上考虑过程中能量的供求关系以及系统结构，操作参数的调优处理，已达到全过程系统能量的优化综合。

（以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合）设备在系统中的合理放置：（1）分离器与过程系统热集成时，分离器穿越夹点是无效的热集成；（2）分离器完全在夹点上方或完全在夹点下方均是有效的热集成。

（3）热机不穿越夹点的设置，是有效的热集成。

（4）热泵穿越夹点的设置是有效热集成。

4、过程用能一致性原则利用热力学原理，把反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性从用能本质的角度统一起来，把全过程系统能量综合问题转化为有约束的化热网络综合问题。

5、利用夹点分析进行过程系统能量集成，调优策略的原则：设法增大夹点上方总的热流股的热负荷，减少总的冷流股的热负荷；设法减少夹点下方总的热流股的热负荷，增大总的冷流股的热负荷。

即所谓的“加减原理”。

6、化工过程系统模拟采用一反映研究对象本质和内在联系，与原型具有客观一致性，可再现原型发生的本质过程和特性的模型，来进行设计和研究原型过程的方法。

（对于化工过程，在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律）三种基本方法：序贯模块法、联立方程法、联立模块法7、过程系统优化（实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化）结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接，以优化过程系统。

化工系统工程课件 第一章 绪论


2 化工过程系统工程学产生的基础 化工生产过程的综合性不断增强，化工企业朝 着多品种、跨学科的方向发展 化工装置日趋大型化，对放大技术的要求越来 越高，小试到规模生产的周期越来越短。 能源紧缺，能源的有效及合理利用成为人们越 来越关心的问题。 产品竞争日益加剧，一个品种的改变要求跟着 企业迅速改变，以适应市场的变化 环境意识的提高，要求企业对污染加以严格的 控制，提出了如何减少污染，合理的综合利用 资源的问题。
过程系统分析与模拟： 建立过程系统的数学模型并在计算机上模拟计 算的整个过程称为过程系统分析与模拟。
过程系统的模型：对实际过程系统的描述。 包括：数学模型与实物模型。
数学模型：建立数学表达式，在建立过程 中运用逻辑关系、规则、概念。 模拟计算：首先要寻求有效的数学模型求 解的方法，并将模型的求解过程转变为计 算程序，然后计算得出直观形式的输出结 果.
1.3.1 化工过程系统的分析
化工过程分析：对过程系统的运行机制、影响因素、 过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况 下的最佳操作参数等进行分析。 例：某年产30万t 乙烯装置改扩建为45万t 装置，竣 工投产后达到了预期的产量，但能耗超标。 如何选择对策，就要对工艺装置进行分析，在对过 程进行系统分析的同时，必需要对单元、物料、能 量利用情况进行分析。
所需系统结构
定义：按照规定的系统特性
寻求
子系统性能 按规定的目标最优组合，寻求理想过程系统。 具有最优的系统结构
〈２〉理想的过程系统
具有最合适的子系统
系统结构的概念
例：某化工过程系统由Ｂ+Ｃ为原料生产Ａ，且副 产Ｐ，其可能的过程流程一：树结构流程
Ａ+Ｂ+Ｃ
B 混 合 分 离
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H3A
C1
H2
H3B
表 5.3 过程物流 ，热物流的为 5000kW 。而当前 热量回收水平为1640kW，这就意味着热公用工程和冷公用工 程的需求量分别为6860kW和3360kW。
5.2.4 费用数据
最后需要收集的数据是加热费用、冷却费用和新换热器的投资费
提取物流也并非越简单越好。。。。。
原油蒸馏中，在原油进料物流上经常有一脱盐设备。脱掉盐的量 对能量平衡影响可忽略，将脱盐前和脱盐后看作单一物流似乎具有 吸引力。然而，脱盐通常存在一紧的温度约束-它只能在125°C和 130°C 温度间有效操作。若原油进料看成是单一物流，匹配后的 温度可能不正确，从而影响正常脱盐操作。所以这种情况最好是分 成两个物流，但要注意需要的话断点温度要有一定的灵活性。另一 方面，再次看到夹点分析不是设计者技能和经验的替代，而是使设 计者以最有效方式应用其知识。
变为实际设计项目时，若使用严重不一致的“平衡”数据会带来麻烦。
新建装置，能量平衡与物料平衡数据可以从设计数据中得到流量和组成， 从文献中得到比热等。 对现有装置，即使有设计数据，设计数据常常与实际情况存在明显不同。 过程设计是一门不精确的科学；设置和流量在试车过程中为得到稳定性能 和期望输出常常被改变。并且，原料组成可能与初始开车情况有所变化或 可能随时而变。因此，应该建立能量平衡和物料平衡，以反映当前性能 。
换热器，合适的预算价格必须从制造商处得到。
现在可以进行目标化了！！
5.3 能量目标化
基本的能量目标化在第 4章中介绍过。问题表计算得出给 定ΔTmin 值下的冷和热公用工程需求、夹点温度和净热 流量。现在将更加深入地研究一些细节和特殊情况处理。
5.3.1 个别物流的ΔTmin贡献
(Q=UAΔTLM）
没有数据可得到传热系数。但是，两个现有换热器的尺寸是知道的，一些信息 可以从它们这里推算以获得传热系数和能量平衡数据。进料和塔顶出料换热器 的热负荷可以通过进料的温度和热容流率得到；类似，中间油与进料换热器的 热负荷可以从中间油的详细数据得到，进料的出口温度可以反算出为92 ℃。换 热器的总传热系数 U分别计算得到，其值分别为 0.20 和 0.125kW/m2K 。 U与膜 传热系数h之间的联系（忽略污垢热阻和管壁热阻）是
换热器面积A与总传热系数U和温度差ΔT成反比。迄今为止，都是假定 物流在给定温度下匹配，与它们的特征无关。然而，一些物流可能是具有 低传热系数的气体或粘性液体，或易于在换热器表面结垢。重油和蜡油在 这两个方面就这样，包括这些物流匹配的U值将是低的，因此相应的包括 这些物流匹配的换热面积将会惊人地高
如何明显处理这种情况，但基本能量目标化时如何处理这种情况？
2. 避免过指定问题；不要在不必要的情况下打断物流；
3. 在能量目标化阶段不要进行非等温混合；
4. 检查和修正夹点附近的数据（或低净热热流量的其他区域）；
5. 识别任何可能的过程约束，确定包括和不包括这些约束的目 标，看看他们带来的能量惩罚（相同的技术用于单独的两个 工厂或两个工厂热联合能量目标化）。
对组成发生明显变化的设备，比如精馏塔、蒸发器或反应器，将 其进料和出料作为单独物流处理至关重要，而不是将其组合在一起 。
物流选择准则是它有热量变化无组成变化
5.1.5 混合 考虑两个具有相同组成的过程物流以不同的温度离开各自 单元，混合然后加热到一共同的最终温度。这可以作为一物 流处理，可用一个换热器来完成加热负荷。但是，混合使得 温度降低。考虑一下如果系统仅仅将其作为单一物流来确定 能量目标会出现什么情况？如果混合温度低于夹点温度，那 么夹点温度以下冷物流的“冷却能力”将会下降。因此，更 多的热量需要用冷公用工程冷却，通过能量平衡，热量要穿 过夹点来增加热公用工程的用量。在能量目标化阶段为了确 保最好的能量性能，应该假定混合过程是等温的。因此，分 别加热每个物流到它的最终温度，或加热/冷却一物流到另一 物流的温度，接着混合，然后加热/冷却混合物到它的最终温 度。
关键点是：我们的目标是要建立可靠的平衡数据，从中 可以获得物流的温度和热负荷数据。
5.1.2 物流数据提取
物流选择准则是它有热量变化无组成变化
例如：通过一换热器的液体，或单一组分蒸发，
或被冷却的没有组分分离的混合物，都可用物流来 表示。相反，液体经过一吸收塔或洗涤塔，或一反 应的混合物，或一流动经过一精馏塔在里面脱除具 易挥发的组份，这就不能被看作是一物流。
CP值的确定
在基本问题表法中，所有物流被假定CPs不受温度的影响。在
实际问题中热容总是某种程度上与温度有关系，并不是所有目
标化软件都可以处理这种情况。所以知道什么时候线性化近似 有效，什么时候线性化近似无效，是非常重要的。记住目标最
重要取决于冷热组合曲线在夹点处的接近程度，取决于这个区
域内他们的形状，很清楚数据错误在夹点最明显。因此，在夹 点附近必须非常小心CP的近似。
总之，利用这些数据（热负荷和热容量）的策略应该是： （1）最先用粗略的数据。 （2）利用问题表法定位夹点区域。 （3）在夹点附近用更好的数据。
5.1.4 物流选择
如果把过程物流分成太 多的单独物流，就明显增 加了网络的复杂性（太多 物流），增加了不必要的 限制，还可能会隐藏了热 回收的机会 。 通常，设计者应该首先 确定哪一个进料和目标温 度定位为“硬的”（不变 ），哪一个是“软的”（ 允许一定变化）。接着要 设计一基本的换热网络， 而后通过改变原先分类为 “硬的”的温度，获得进 一步改进。这些决策明显 整个取决于工艺技术，某 种程度上依赖于设计者经 验。 从已有过程过程流图中提取数据
物料平衡需要基于质量流率。
很少工厂在所有物流上都安装流量计，而且流量计有明显误差； 蒸汽（或其他冷凝液）的计量特别容易出错，30%或更多并不少 见。
能量衡算更加复杂。
原始数据是温度、热负荷和从物料衡算得到的流量。与物料平衡相 比，热量损失总是允许，因泄漏造成物料损失通常是很小的（除非 过程用到大量的空气或气体）。温度是工厂中最容易准确测得参数 ，误差常常在1°C以内，尽管要考虑污垢和死角的影响。通常， 对没有测量仪表的地方，可以通过采样点插入热电偶来测量，或测 量管外温度（明显不够准确）。热负荷更加困难。比热容和潜热可 从文献、制造厂商数据或（有必要的话）测量得到。冷负荷可以从 冷却水流量和温降得到，加热器负荷从蒸汽流量（常常不准确的； 测量冷凝液流量会更好）得到。在燃烧炉中传递热量因为烟囱的热 损失而很难精确测量。做到能量平衡通常是个挑战，在一些情况下 ，必须修正物料平衡以获得更接近真实的数据。
用。每年工作时间也是需要的，这里是5000小时。
加热由燃煤加热炉来提供，它的平均温度大约为 400°C；燃料费 用为72 £/t，总热值为 28.8GJ/t，加热炉的总效率为 75%。这就相当
于有效热传递费用是£3.33/GJ或£12/MWh。
在这个实例中冷却要便宜的多；冷却水循环到冷却水塔，其工作温 度为 25-35°C 。添加剂、维护、补充水和少量废水的处理平均费用 为£0.5/MWh。 众所周知，换热器的费用难于准确估算，但本例用英磅计为 £(10,000+300A0.95)。唯一例外是冷却器建造是便宜，式中第一个常 数减小到 5000 。所有这些无论如何也仅仅是大致数据，如果要安装
5.2.2 能量与物料核算
能量与物流平衡数据
如流程图所示，各个馏分的生产量和它们的比热容信息是可得到的，数个温度通 过热电偶测得。因此，可得到如表中所示的初步的能量和物流平衡数据。然而， 还有一些信息是未知的，包括一些温度和准确的回流比（近似为5：1）。为得到 一致的数据需进行一些数学换算。原油进料的比热容与温度有关，为(2+0.005T) kJ/kg K ；因质量流率为 10 kg/s ， CP=(20+0.05T) kJ/K ，经积分计算（相对于 0°C的数据）焓为(20T+0.025T2) kJ/s (kW)。
5.1.3 热负荷和热容量的计算
对现有工厂的液体混合物物流来说，比热容数值可能是不 知道的，而热负荷可以利用现有换热器在已知温度的已知 热负荷容易得到。从而可以很容易地反算出CP。 可能存在两个缺陷： （1）首先应用的设备负荷可能是设计负荷而不是操作负 荷。其次CP往往是随着温度而变化，如果在很大的温度 范围内仅仅取了几个数据点，这种依从性可能导致误算。 （2）内部潜热变化（如部分汽化或冷凝）导致CP局部 变化巨大而被掩盖。这往往会带来很严重的目标化错误。
在这个区域内的塔顶出料的冷凝的CP计算值为80kW/K。然而，这不适用于剩余 物流。冷却水流量和温度降的测量指出塔顶出料后面冷却器的热负荷为 1.8MW ， 因温度降为60°C，从而得到其CP为30kW/K。 在这两个换热器中当前的热回收量为1,640kW。 现有换热器数据
5.2.3 物流数据提取
用得到一致的能量和物流平衡数据，可推出物流数据。仅仅只有那些需要加热或 冷却的物流才需要流量，所以来自分离器的轻质油和水可被忽略。从分离器出来 的塔顶出料直接与新鲜油混合，直接传递的热量为100 kW。理论上，这两物流需 要增加参入分析；实际上，这两物流可利用的热量很少，且温度也很低，因此它 们可安全地被忽略。这就剩下了5个实际的物流，它们的特征都列在表5.3中。
5.2 案例研究：有机蒸馏装置
5.2.1 过程描述
在环境温度和压力下原油进入 到精馏塔中，被分成三种馏分： 轻质油，中间油和残渣。进料需 要被加热到塔的操作温度，在这 种情况下肯定会部分汽化，没有 单独的再沸器；进入塔时热流体 会发生闪蒸。轻质油以气体形式 离开塔顶，然后被冷凝，大部分 作为回流，其余被冷却，少量的 水在重力分离器移除。各种产品 根据它们的粘度分别被冷却到不 同的水平。在进入一个加热炉之 前，原油进料经过两个换热器， 被塔顶产品和中间油加热，然后 在加热炉中被加热到最后的进塔 温度。所有其他的加热和冷却任 务都由公用工程来完成。