Пинч / Смит Р.,Клемеш Й.,Товажнянский Л.Л.,Капустенко П.А.,Ульев Л.М.-- Основы интеграции тепловых процессов (2000)

Смит Р. Клемеш Й.

Товажнянский Л.Л. Капустенко П.А. Ульев Л.М.

Основы интеграции тепловых процессов

МОСКВА 2004

ББК 31.15 О-75

УДК 338.45: 662.6

Смит Р., Клемеш Й., Товажнянский Л.Л., Капустенко П.А., Ульев Л.М.

О-75 Основы интеграции тепловых процессов. Харьков. НТУ “ХПИ”. –

Библиотека журнала ИТЭ. – Харьков: НТУ “ХПИ”. 2000. – 458 с.

Вмонографии впервые на Украине приведены современные методы и принципы интеграции процессов с иллюстрацией их применения на объектах химической технологии, пищевой промышленности и энергетического хозяйства. Сформулированы общие положения, касающиеся выбора критериев оптимальности при проектировании промышленных производств. Особое внимание уделено систематическому изложению методов и правил пинч-анализа, которые позволяют создавать ресурсо- и энергосберегающие технологические схемы экологически чистых промышленных предприятий.

Книга рассчитана на широкий круг научных и инженернотехнических работников предприятий, исследовательских и проектных организаций химической и смежных с ней отраслей промышленности, в которых используются химико-техноло- гические методы переработки и производства продуктов, и, несомненно, будет полезна специалистам предприятий топливно-энергетического комплекса. Она может быть полезна аспирантам и студентам химических и теплоэнергетических специальностей вузов.

Вкниге содержится 338 рисунков, 34 таблицы и 87 библиографических ссылок.

ISBN 5-7763-2107-7

ББК 31.15 О-75

Надруковано за рішенням редакційної колегії щоквартального нау- ково-практичного журналу “Інтегровані технології та енергозбереження”

Рецензенты: докт. техн. наук, проф. Зозуля А.И. докт. техн. наук, проф. Фокин В.С.

ã Р. Смит, Й. Клемеш,

Л.Л. Товажнянский, П.А. Капустенко, Л.М. Ульев, 2004

Smith R., Klemes J., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.A., Ulyev L.M.

Foundations of heat processes integration. Kharkov. NTU “KhPI”. – Library of “ITE” journal. Kharkov. NTU “KhPI”. 2000. – 456 p.

The modern methods and principles of process integration are given in the monograph. Their use is illustrated on the object of chemical, food industries and utility systems. The general regulations for choice of optimal criteria with the processes design are formulated. The method and rules of pinch-analysis are expounded in details. These methods allow to create the resources saving and energy saving flowsheet of ecology clean plants.

The book is counted on the researchers and technical officers of factories, scientific research institute and design organizations of chemical and adjacent industries. It will be useful to utility system officers. This book may be useful to chemical and heat-and-power engineering, students and post-graduate students.

Интернет-адреса организаций, в которых работают авторы: www.cpi.umist.ac.uk; www.kpi.kharkov.ua;

Содержание

1.2. Методика проектирования ресурсо- и энергосберегающих ХТС. Луко-

2.1. Построение составных кривых технологических потоков и определе-

Глава 3. Проектирование тепловых сетей с максимальной рекупера-

Глава 4. Теплообменные сети и утилиты. Определение капитальных

4.1. Количество теплообменных аппаратов (размещение теплообменников на сеточной диаграмме) 110 4.2. Определение целевых значений площади поверхности теплообмена

4.3. Определение целевых значений для числа секций в кожухотрубчатых

5.3. Проектирование теплообменных систем при наличии утилитных пин-

6.5. Методы построения теплообменных сетей с минимальной поверхно-

Приложение Б. Реконструкция теплообменных сетей промышленных

Приложение В. Реконструкция утилитных систем с помощью пинч-

Д2. Улучшение интеграции тепла в производстве сахара из сахарной свек-

Предисловие

Украина в настоящее время обеспечена собственными энергетическими ресурсами не более чем на 40% [1], а средняя стоимость энергии, приходящаяся на удельный продукт, выпускаемый украинской промышленностью, даже с учетом теневого производства, в 1,5-2 раза превышает этот показатель для индустриально-развитых стран. В значительной мере это происходит из-за того, что технологические схемы действующих сейчас на Украине промышленных предприятий были созданы во время относительно дешевых энергоносителей. В настоящее время, когда стоимость энергии резко возросла, и на Украине существует ее дефицит, вопрос экономии энергии для промышленных предприятий является жизненно важным. Поэтому большинство украинских предприятий требуют реконструкции, а при строительстве новых предприятий необходимо использовать современные ресурсо- и энергосберегающие методы проектирования.

Один из таких методов, известный в настоящее время под названием “Пинч-анализ”, появился в индустриально развитых странах во время нефтяного крисиса 70-х годов двадцатого века. Основная заслуга в развитии этого метода, как технологии проектирования сложных теплообменных систем, принадлежит коллективу кафедры Интеграции процессов Университета Манчестерского института науки и технологии во главе с профессором Бодо Линнхоффом и Робертом Смитом.

Пинч-технология предоставила инженерам-конструкторам, технологам и проектировщикам мощный интерактивный інструмент, принципиально отличавшийся от существовавших в то время математических методов, которые были подобны “черному ящику”.

Применяя принципы пинч-технологии, инженер может использовать простые и понятные принципы и правила, учитывающие контроль и управление, компоновку и коммуникации проектируемого предприятия, безопасность, контроль загрязнений окружающей среды и т.д. с целью получения интегрированного проектного решения, которое, как правило, является не только энергетически оптимальным, но и технически приемлемым и выполнимым.

Со времени появления пинч-технологии, экономическая ситуация в западном мире сильно изменилась (можно предположить, что не без влияния обсуждаемого метода), и вопреки прогнозам стоимость энергоносителей снизилась. Тем не менее, важность повышения эффективности проек-