[发明专利]设有循环反应器的换热网络最优循环比确定方法

权利要求书

1.一种设有循环反应器的换热网络最优循环比确定方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，提取换热网络中冷热流的进出口温度和流量以确定其放出的热量，记为热负荷，其中，需要被冷却的热物流为热源；需要被加热的冷物流为热阱，流股的初始温度为始温，目标温度为终温，根据热源的温度和热负荷，各个热源均用一条直线段表示，其两端点纵坐标分别代表进、出口温度，横坐标之差代表所述热源的热负荷，把所有热源并合并为一根源复合曲线，其每两端点之间的横坐标代表该温度区间内所有物流的热负荷之和，同样地绘制出阱复合曲线，当不同热源的温度区间发生重合时，叠加其所对应的热负荷；

第二步骤(S2)中，提取至少包括进口流量、组成成分浓度、进口温度和出口温度以及转化率的循环反应器参数，根据反应动力学确定循环反应器出口温度和循环比的关系，根据热力学确定循环反应器进口温度、出口温度和循环比的关系；

第三步骤(S3)中，基于第二步骤的反应器进口温度、出口温度和循环比的关系，确定不同循环比对应的进出口温度，基于第一步骤的源复合曲线和阱复合曲线确定反应器温度变化时换热网络回收能量的关系；

第四步骤(S4)中，基于反应器进口温度、出口温度、回收能量及收益随循环比的变化曲线构建温度-能量-收益-循环比图，确定达到最大收益时的最小循环比，即最优循环比。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，热物流的热负荷与温度关系为ΔH＝CP(T_终温-T_始温)，其中，ΔH为热物流热负荷，CP为热容流率，T表示温度，其下标分别表示终温和始温。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，提取换热网络中冷热流股的进出口温度、冷热流的组成成分和流量以确定其放出的热量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，源复合曲线的斜率等于所有热物流热容流率之和的倒数。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，源复合曲线和阱复合曲线的最小垂直温差达到预定夹点温差时，曲线重合部分为循环反应器出口回收的能量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述循环反应器出口回收能量为，

Q_回收＝(1+β)CP₂(T₄-T₅)，其中，Q_回收为循环反应器出口回收能量，β为循环比，CP₂为循环反应器输出的产物热容流率，T₄为反应器出口温度，T₅为循环反应器出口蒸汽发生器的出口温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤(S2)中，根据反应动力学确定循环反应器出口温度和循环比的关系，

其中，W为循环反应器的催化剂填装量；为反应物A在进口0处的流量；β为循环比；X为转化率；A为指前因子；E为活化能；T₄为反应器出口温度；c为反应物A、B和产物C在进口0的浓度，

根据热力学确定循环反应器进、出口温度和循环比的关系，其中，T₃为循环物流温度；β为循环比；T₁为新鲜进料在反应器进口温度；ΔT_min为最小传热温差；CP₀为新鲜进料的热容流率；T₀为新鲜进料的温度；CP₄为反应器出口产物的热容流率。