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９８．８℃之上的冷却器有ＥＡ一１和Ｅ一１０，但没有穿 越冷物流夹点８３．８℃以下的加热器，运用夹点方法 的设计原则分析，夹点之上不应设置任何公用工程 冷却器，因此若能减小跨越夹点９８．８℃的传热，即 增加热量的回收，将会降低相应的冷却和加热公用
Ｇｍｕｐ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００００７，Ｃｈｉｎａ） ｆｒａｃｔｉｏｎ撕ｏｎ
Ａｂｓｔｒ驰ｔ：Ｉｎ
ｔｈｅ
ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ
ｎａｔｕｒｅ
ｇａｓ ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｌｌｅ
ｐｍｃｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｕｔｉｈｔｉｅｓ ｉｓ ｖｅｒｙ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｈｅａｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎａｄｅｑｕａｔｅ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ
．５６３．
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２０棚４０棚６．ｎ棚８０棚ｌＯ棚１ ２棚１４ｄ氆
矾Ｊ・ｈ。１
图２原流程冷热复合ｒ—Ｈ线
由表ｌ可知，分馏单元所需公用工程加热量为
５．０１×１０７
ｌ形ｈ，由蒸汽提供；所需的公用工程冷却
量为８．９５×１０７ ｋＪ／ｈ，由空气和海水提供。由图３
万方数据
表２
改造后产品分馏区换热物流基本参数
ｇ）ｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｌＩｌｉｎｉｍｕｍ ｈｅａｔ ｔｒａＩｌｓｆｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｄｉｆＥｂｒｅｎｃｅ ｗ酗ｆｏｕｎｄ
ｏｕｔ，ｆｉｎａＬｌｌｙ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏＶｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ
ｗａｓ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ ｐｉｎｃｈ ｐｏｉｎｔ ｔｅｃｈｎ０１０９ｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｈｃ—
ｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｎｅｍｏｒｋ．Ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｄｅｅｍａｎｉｚｅｒ ｃｏｌｕｍｎ ｂｏｔｔｏｍ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｄｅｑｕａｔｅ—
进入脱丁烷塔，丁烷产品由其塔顶产出，Ｃ５＋液态 烃由塔底抽出。
上，将冷负荷曲线平行左移到两者在某点重合时，系 统内部换热达到极限，此时传热温差为零，该点即为 夹点。理想的夹点温差为零时，需要无限大的传热 面积，现实操作中这是不可能的。因此将冷热复合
温焓线上传热温差最小的地方定义为夹点，如图１ 所示［１卜１２ Ｊ。其中热复合曲线为ＡＢＣＤ，冷复合曲线 为ＥＦＧＨ，两者在Ｈ轴上投影的重叠部分ＡＢＣＥＦＧ
其中由脱乙烷塔顶抽出的的富含甲乙烷的气体 进入冷箱后被冷却至６２℃左右，进入分离器后的气
液两相分别返回冷箱被原料气加热至２２℃后，经增
为过程内部冷、热流体的换热区，其焓变全部通过换
热器来实现。冷复合曲线上端部分ＧＨ需用公用工
－５６２・
压机加压后送出分馏装置。由脱乙烷塔中部１４板 抽出的富含乙烷的气体进入乙烷产品精馏塔，乙烷
充分挖掘装置的潜力来扩大生产能力是我国天然气 工业的发展趋势。本文将基于夹点技术对ＬＮＧ分 馏装置进行优化分析和节能技术改造研究。
程加热器来加热，ＧＨ在日轴上的投影ＱＨ．岫为该夹 点温差下所需的最小加热公用工程量；热复合曲线 下端部分ＣＤ需用公用工程冷却器来降温，ＣＤ在日 轴上的投影Ｑ。．。ｉ。为最小冷却公用工程量‘１３‘１
表１产品分馏区换热物流基本参数
以产品分馏部分装置为研究对象，运行过程中 重烃产品需要用海水冷凝器进行冷却，脱重烃塔底 需要再沸器进行加热，脱重烃后的气体进入液化单
元进行液化。运用ＨＹＳＹＳ软件对分馏工艺进行模 拟，得出系统工艺参数，将消耗公用工程的换热器物
流参数见表１。由表１可以看出，分馏单元有７股
第３２卷，总第１８８期
《节能技术》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡ耵ＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＶｏＬ ３２．Ｓｕｍ．Ｎｏ．１８８ Ｎｏｖ．２０１４．Ｎｏ．６
２０１４年１１月，第６期
夹点技术在ＬＮＧ分馏换热能量优化中的应用
常心洁，陈杰，杨文刚。高玮 （中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心液化所，北京１００００７） 摘要：在天然气液化技术工程化研究中，ＬＮＧ分馏工艺较复杂，且设备种类较多，存在热量 利用不充分，公用工程消耗量大的问题，为了节约能源需要对换热网络进行改进。先使用ＨＹＳＹＳ 软件对分馏工艺进行模拟，得出系统工艺参数，分析现有换热网络能量消耗，得到最小换热温差，再 运用夹点技术对分馏区换热网络提出了改造方案。通过改进和优化，充分利用脱乙烷塔底物流的 冷量，将分馏区热公用工程消耗量降低了１５％，冷公用工程消耗量降低了８％，使用夹点技术对系
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工程有１５％的节能空间，相对于冷公用工程有８％ 的节能空间。
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３．２换热网络的优化和改造 根据上述分析可知，原换热网络中的不合理之 处为：有两台换热器存在穿越夹点换热，用来冷却分 馏处理后气体的冷却器和轻油冷却器出现在夹点之 上，所需的冷量由空气和海水提供，却没有合理利用 分馏系统内部的冷量，这样既增加了冷却公用工程 量，又增加了加热公用工程量，使冷热公用工程设备 的投资都增加了。为了节省公用工程消耗量和节省 公用工程设备投资，充分利用分馏系统内部的热量 和冷量，对系统进行优化改造后的换热流程，严格按 夹点换热理论改造后的换热流程如图４所示。
复合曲线¨０｜。冷、热复合曲线同时表示在ｒ一日图
温干气换热被冷却到一４８℃，通过膨胀机和节流阀 被进一步冷却到一７３℃后，进入脱甲烷塔。被脱去 重烃的干气从脱甲烷塔顶抽出，与原料气换热后，被
压缩机增压至Βιβλιοθήκη ．６ ＭＰａ，之后去液化单元。脱去甲
烷的液态烃从脱甲烷塔底抽出，与原料气换热后进 入脱乙烷塔；由脱乙烷塔底出来的液态烃进人脱丙 烷塔；脱丙烷塔顶抽出丙烷产品，塔底抽出的液态烃
在夹点之下设置加热器，则加热和冷却公用工程量 也均增加。因此，夹点方法的设计原则为：（１）夹点 之上不应设置任何公用工程冷却器；（２）夹点之下 不应设置任何公用工程加热器；（３）不应有跨越夹 点的传热。
２
温度的分布，确定公用工程的等级和用量，可以解决 系统用能的“瓶颈问题”，达到提高生产力、减小设
备投资和节约用水的目的。 将物流的热特性用丁一日图（温一焓图）表示
统工艺和设备参数优化的研究得到了良好的节能效果。
关键词：ＬＮＧ；夹点技术；液化；分馏；能量优化；最小温差；换热
中图分类号：，Ｉ＇Ｅ６４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—６３３９（２０１４）０６—０５６１—０４
Ａｐｐｕｃａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｐｉｎｃｈ Ｐｏｉｎｔ
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・５６１・
Ｎａｔｕｒａｌ
万方数据
元，其公用工程消耗包括电力、海水、淡水、蒸汽、燃
料气、仪表空气、氮气、制冷剂和润滑油等…。由于 分馏单元的设备种类和数量最多，在大型天然气液 化工厂中其公用工程消耗量也较大，除压缩机和泵 的电力消耗外，以脱重烃塔底再沸器的蒸汽和产品 冷凝器的海水消耗为主。为了降低天然气液化装置 的能耗，需要优化ＬＮＧ分馏装置的换热网络布局， 因此进一步降低蒸汽和海水的消耗量就成为了分馏 单元的改造目标。在过程节能的时代，夹点技术作 为过程集成方法已经成功地在石油化工行业的炼油 分馏工艺和乙烯生产中取得了显著的节能效 果旧。Ｊ，但用于ＬＮＧ分馏换热能量优化的研究很 少。我国的天然气液化厂规模较小，通过技术改造
ＬＮＧ分馏换热流程简述
原料气经过预处理单元后进人分馏系统，与低
时，热物流（热端）被冷却而降温，冷物流（冷端）被 加热而升温，物流的热量用焓差△Ｈ表示。物流从 ｔ加热或冷却到ｌ，若热容物流ｃｐ可作为常数，则 所传递的总热量为Ｑ＝印（Ｉ—ｔ）＝△Ｈ。在实际 生产系统中，多股热流和多股冷流换热时，将多股热 流合并成一根热复合曲线，多股冷流合并成一根冷
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热物流和３股冷物流。
运用夹点分析法在温一焓线上绘制冷热复合曲 线，如图２所示。将图２中冷热复合曲线叠加后的 总组合曲线如图３所示。从图２可知，天然气液化 分馏单元冷热复合ｒ一日曲线的最小传热温差为
１５℃，换热网络热物流夹点温度为９８．８℃，冷物流 夹点温度为８３．８℃。由表１可知，穿越热物流夹点