[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

说明书

本发明公开了一种设有循环反应器的换热网络最优循环比确定方法，方法包括以下步骤：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，把所有热源并合并为一根源复合曲线，同样地绘制出阱复合曲线；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；确定不同循环比对应的进出口温度，确定反应器温度变化时换热网络回收能量的关系；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，确定最优循环比。

技术领域

本发明属于换热集成技术领域，特别是一种设有循环反应器的换热网络最优循环比确定方法。

背景技术

目前，常规的反应器和换热网络集成优化是基于温-焓图分析换热网络的复合曲线与表示反应器的温度-能量直线的相对位置确定反应器的合理设置。由于该方法未考虑反应动力学及热力学，无法综合考虑反应器的各参数进行系统优化。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提出了一种设有循环反应器的换热网络最优循环比确定方法，可以清晰、直观的集成循环反应器和换热网络，展示系统能耗和关键参数的关系，确定系统的最小能耗和相应的循环比、进出口温度等关键参数，以便实现更佳的节能环保。需要强调的是，本发明全文所指的收益是指节能环保，以最大化节约能源和有益于环保。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种设有循环反应器的换热网络最优循环比确定方法包括以下步骤：

第一步骤中，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；

第二步骤中，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。

所述的方法中，第一步骤中，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。

所述的方法中，第一步骤中，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。

所述的方法中，第一步骤中，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。

所述的方法中，第一步骤中，源复合曲线的斜率等于所有热物流热容流率之和的倒数。

所述的方法中，第一步骤中，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。

所述的方法中，所述循环反应器出口回收能量为，