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《過程工業(yè)能量系統(tǒng)優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)與蒸汽動力系統(tǒng)》系統(tǒng)介紹了過程工業(yè)能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)中的夾點(diǎn)技術(shù)原理，結(jié)合實(shí)例闡述了換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件Aspen Energy Analyzer與蒸汽動力系統(tǒng)模擬優(yōu)化軟件Aspen Utilities Planner的基本功能及其應(yīng)用。本書注重理論與軟件操作相結(jié)合，圖文并茂，實(shí)例豐富。每章節(jié)中的例題均有具體的說明與詳盡的解題步驟，讀者按書中的說明與步驟進(jìn)行學(xué)習(xí)即可逐步掌握夾點(diǎn)技術(shù)基礎(chǔ)知識以及Aspen Energy Analyzer與Aspen Utilities Planner的使用方法和技巧。本書中的典型例題配有講解視頻與程序源文件，并提供了輔助讀者深入學(xué)習(xí)的電子版附錄，可通過掃描封底本書二維碼獲取。

《過程工業(yè)能量系統(tǒng)優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)與蒸汽動力系統(tǒng)》可供化工、輕工、冶金等過程工業(yè)及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的參考書。

能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源價(jià)格不斷上漲，能源危機(jī)日益加深，節(jié)能降耗受到各國政府和工業(yè)企業(yè)的高度重視。過程工業(yè)是用能大戶，其能量系統(tǒng)由換熱網(wǎng)絡(luò)和蒸汽動力系統(tǒng)共同組成，換熱網(wǎng)絡(luò)和蒸汽動力系統(tǒng)的優(yōu)化，對節(jié)能降耗尤其重要。

夾點(diǎn)技術(shù)作為一種換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的工具，可提高過程系統(tǒng)的能量利用率和經(jīng)濟(jì)效益。Aspen Energy Analyzer是優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的能量管理軟件，可用來分析和提升換熱網(wǎng)絡(luò)性能、降低過程能耗。Aspen Utilities Planner是基于混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，對蒸汽動力系統(tǒng)進(jìn)行模擬與優(yōu)化的軟件，可用于能量與公用工程系統(tǒng)的運(yùn)行和管理。

本書詳細(xì)介紹了夾點(diǎn)技術(shù)基礎(chǔ)知識、Aspen Energy Analyzer和Aspen Utilities Planner軟件的操作步驟以及應(yīng)用技巧。

本書共分5章，第1章為緒論，簡述了換熱網(wǎng)絡(luò)與蒸汽動力系統(tǒng)的優(yōu)化方法；第2章詳細(xì)介紹了夾點(diǎn)技術(shù)基本理論知識；第3章介紹了Aspen Energy Analyzer的基本操作步驟及應(yīng)用技巧；第4章介紹了夾點(diǎn)技術(shù)的八個典型應(yīng)用案例；第5章介紹了Aspen Utilities Planner的操作步驟及應(yīng)用技巧。

本書具有以下特點(diǎn)：

·實(shí)例豐富，講解透徹。本書將知識點(diǎn)融匯于例題當(dāng)中，通過豐富的示例和實(shí)例對知識點(diǎn)進(jìn)行講解和拓展，注重理論與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合。

·圖文并茂，易學(xué)易用。本書圖文結(jié)合，知識點(diǎn)介紹簡潔而清晰，軟件操作過程主要以圖形的方式直觀呈現(xiàn)，并在圖形上添加操作序號與標(biāo)注，便于讀者更快地理解和掌握。本書中的典型例題配有詳細(xì)的講解視頻，讀者可通過掃描封底本書二維碼觀看，方便快捷。

·由淺入深，循序漸進(jìn)。本書注重內(nèi)容編排的豐富性和層次性，可滿足不同人員的學(xué)習(xí)要求。本書可供化工、輕工、冶金等過程工業(yè)及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的參考書。

本書全部例題模擬均基于AspenTech公司aspenONE?Engineering V9軟件，不同版本的軟件在界面和內(nèi)容上可能會有所差異，請各位讀者朋友注意。本書例題配有模擬源文件，讀者可掃描封底本書二維碼獲取。

本書由孫蘭義教授策劃與統(tǒng)稿。第1章由孫蘭義、張龍編寫，第2章由張鳳嬌、孫夢迎、付佃亮、馬占華編寫，第3章由孫夢迎、張鳳嬌、孫蘭義編寫，第4章由張鳳嬌、翟誠、孫夢迎、付佃亮、李杰、劉睿、劉興隆、王志剛編寫，第5章由孫夢迎、孫蘭義編寫，電子版附錄（掃碼獲�。┯神R占華、李軍、關(guān)威、薄守石編寫。中國寰球工程有限公司和中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司在本書的編寫過程中給予了大力支持和幫助，王杰、任俊耀、伊?xí)藻�、劉偉、孫濤、嚴(yán)建林、張濤、陳碩、徐冉等在本書試用階段提出了很多寶貴的意見和建議，在此一并深表謝意。

由于筆者水平有限，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

編者　

2021年1月

第1章　緒論

1.1　過程工業(yè) 1

1.2　換熱網(wǎng)絡(luò) 2

1.2.1　夾點(diǎn)技術(shù) 3

1.2.2　數(shù)學(xué)規(guī)劃法 3

1.3　蒸汽動力系統(tǒng) 4

參考文獻(xiàn) 5

第2章　夾點(diǎn)技術(shù)基礎(chǔ)知識

2.1　夾點(diǎn)形成及其意義 6

2.1.1　溫焓圖 6

2.1.2　組合曲線 7

2.1.3　夾點(diǎn)形成 8

2.1.4　問題表法 9

2.1.5　總組合曲線 12

2.1.6　平衡組合曲線與平衡總組合曲線 14

2.1.7　閾值問題 15

2.1.8　夾點(diǎn)的意義 15

2.2　數(shù)據(jù)提取 16

2.2.1　流程數(shù)據(jù)提取 16

2.2.2　數(shù)據(jù)提取原則 17

2.3　換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目標(biāo) 21

2.3.1　能量目標(biāo) 21

2.3.2　換熱單元數(shù)目標(biāo) 21

2.3.3　面積目標(biāo) 22

2.3.4　經(jīng)濟(jì)目標(biāo) 22

2.3.5　夾點(diǎn)溫差 23

2.4　公用工程選擇 25

2.4.1　公用工程類型 25

2.4.2　公用工程夾點(diǎn) 27

2.4.3　多級公用工程 27

2.5　蒸汽動力系統(tǒng) 29

2.5.1　熱機(jī) 29

2.5.2　熱泵 33

2.6　工藝過程改變 37

2.6.1　加減原理 37

2.6.2　精餾塔 38

2.7　換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì) 49

2.7.1　夾點(diǎn)設(shè)計(jì)方法 49

2.7.2　換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 51

2.7.3　換熱網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu) 62

2.7.4　剩余問題分析 67

2.8　換熱網(wǎng)絡(luò)改造 71

2.8.1　改造目標(biāo) 71

2.8.2　改造方法 72

2.8.3　網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn) 75

2.9　全局分析 76

2.9.1　全局?jǐn)?shù)據(jù)提取和全局溫焓曲線 77

2.9.2　全局組合曲線 81

2.9.3　全局公用工程總組合曲線 84

2.9.4　全局分析路線圖 85

2.9.5　全局分析示例 86

縮略語 90

符號說明 91

參考文獻(xiàn) 92

第3章　Aspen Energy Analyzer入門

3.1　基本術(shù)語與概念 93

3.1.1　夾點(diǎn)分析基本術(shù)語 93

3.1.2　換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)基本術(shù)語 97

3.2　軟件簡介 100

3.2.1　功能介紹 100

3.2.2　用戶界面 101

3.2.3　項(xiàng)設(shè)置 103

3.2.4　對象查看菜單 107

3.3　數(shù)據(jù)提取 112

3.3.1　從Aspen HYSYS/Aspen Plus提取數(shù)據(jù) 112

3.3.2　從Excel提取數(shù)據(jù) 120

3.4　換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目標(biāo) 121

3.4.1　組合曲線 121

3.4.2　能量目標(biāo) 124

3.4.3　經(jīng)濟(jì)目標(biāo) 125

3.5　換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 128

3.5.1　換熱網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建 128

3.5.2　換熱網(wǎng)絡(luò)手動設(shè)計(jì) 136

3.5.3　換熱網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu)與優(yōu)化 141

3.5.4　換熱網(wǎng)絡(luò)自動設(shè)計(jì) 146

3.5.5　多級公用工程 149

3.6　換熱網(wǎng)絡(luò)改造 154

3.6.1　改造目標(biāo) 154

3.6.2　換熱網(wǎng)絡(luò)手動改造 157

3.6.3　換熱網(wǎng)絡(luò)自動改造 162

3.6.4　尋找網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn) 174

3.6.5　克服網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn) 178

3.6.6　工藝過程改變 181

3.7　換熱網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行 184

3.7.1　假設(shè)分析 184

3.7.2　趨勢分析 188

3.8　入門示例 192

縮略語 201

符號說明 201

參考文獻(xiàn) 202

第4章　夾點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用案例

4.1　甲烷三重整制甲醇裝置換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì) 203

4.1.1　背景簡介 203

4.1.2　工藝流程說明 203

4.1.3　換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 203

4.1.4　節(jié)能成效 212

4.2　變壓精餾分離異丙醇-異丙醚工藝熱集成 213

4.2.1　背景簡介 213

4.2.2　工藝流程說明 213

4.2.3　用能狀況分析 214

4.2.4　優(yōu)化方案 216

4.2.5　節(jié)能成效 224

4.3　分隔壁反應(yīng)精餾塔熱集成 225

4.3.1　背景簡介 225

4.3.2　工藝流程說明 225

4.3.3　用能狀況分析 226

4.3.4　自熱回收方案 229

4.3.5　節(jié)能成效 234

4.4　生物柴油裝置能量系統(tǒng)集成優(yōu)化 235

4.4.1　背景簡介 235

4.4.2　工藝流程說明 235

4.4.3　反應(yīng)精餾塔優(yōu)化 236

4.4.4　系統(tǒng)集成優(yōu)化 239

4.4.5　節(jié)能成效 244

4.5　丙烯腈裝置精制系統(tǒng)塔系熱集成 245

4.5.1　背景簡介 245

4.5.2　工藝流程說明 245

4.5.3　塔系熱集成 246

4.5.4　節(jié)能成效 249

4.6　催化重整裝置換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 250

4.6.1　背景簡介 250

4.6.2　工藝流程說明 251

4.6.3　現(xiàn)有系統(tǒng)用能狀況分析 251

4.6.4　換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案 258

4.6.5　經(jīng)濟(jì)效益分析 263

4.7　常減壓裝置換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 264

4.7.1　背景簡介 264

4.7.2　工藝流程說明 264

4.7.3　現(xiàn)有系統(tǒng)用能狀況分析 268

4.7.4　換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案 276

4.7.5　經(jīng)濟(jì)效益分析 282

4.8　柴油加氫精制裝置換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 283

4.8.1　背景簡介 283

4.8.2　工藝流程說明 283

4.8.3　現(xiàn)有系統(tǒng)用能狀況分析 285

4.8.4　換熱網(wǎng)絡(luò)節(jié)能改造 290

4.8.5　經(jīng)濟(jì)效益分析 295

參考文獻(xiàn) 296

第5章　蒸汽動力系統(tǒng)模擬與優(yōu)化

5.1　Aspen Utilities Planner用戶界面 298

5.1.1　主窗口 298

5.1.2　初始化物性 299

5.1.3　模型庫 301

5.2　蒸汽動力系統(tǒng)模擬 304

5.2.1　模擬步驟 304

5.2.2　模擬案例 308

5.3　Microsoft Excel界面 319

5.3.1　安裝加載項(xiàng) 319

5.3.2　在Excel中運(yùn)行模擬 321

5.4　蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化 326

5.4.1　數(shù)據(jù)編輯器 326

5.4.2　優(yōu)化約束 333

5.4.3　優(yōu)化案例 336

縮略語 339

參考文獻(xiàn) 339

名詞索引 340

例題與案例索引 342

電子版附錄（線上資源，掃碼獲取）

附錄A　換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法示例 1

A.1　線性規(guī)劃 1

A.2　混合整數(shù)線性規(guī)劃 5

附錄B　夾點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用案例補(bǔ)充原油蒸餾裝置節(jié)能改造 23

B.1　工藝流程說明 23

B.2　現(xiàn)有系統(tǒng)用能狀況分析 25

B.3　換熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化方案 31

B.4　經(jīng)濟(jì)效益分析 36

附錄C　Aspen Energy Analyzer使用指南補(bǔ)充 37

C.1　夾點(diǎn)分析基礎(chǔ) 37

C.2　操作模式頁面介紹 52

C.3　假設(shè)分析 79

C.4　趨勢分析 88

C.5　物流頁面和換熱網(wǎng)絡(luò)建立說明 95

C.6　數(shù)據(jù)提取 105

C.7　自動設(shè)計(jì) 108

C.8　程序內(nèi)置計(jì)算的詳細(xì)說明 114

附錄D　Aspen Utilities Planner使用指南補(bǔ)充 123

D.1　供給模型 124

D.2　需求模型 125

D.3　母管模型 126

D.4　蒸汽模型 127

D.5　泵模型 129

D.6　汽輪機(jī)模型 131

D.7　換熱器模型 132

D.8　燃料模型 135

D.9　通用模塊 138

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