成果與項目的背景及主要用途：

本成果可以幫助企業降低生產成本，提高經濟效益和市場競爭能力。其技術

途徑是通過系統優化，降低企業的用能及原材料消耗，進而降低成本。可以起到

節能、減排、增效、降耗的綜合效果。

本成果以化工原理、化工熱力學、化工系統工程的原理和方法為基礎，以計

算機模擬、過程集成為技術手段，著眼于整個系統的優化，可以顯著降低企業的

能量消耗和物料消耗，降低生產成本。其特點是使用成熟設備的優化組合及優化

操作，通過加工過程的合理化及能量發生、利用、回收、輸送的合理化達到節能、

降耗、增效、減排的目的，技術成熟可靠。

大多數節能工作著眼于局部。例如，低溫熱回收只著眼于低溫熱怎樣回收，

本成果則通過系統優化設法將低溫熱降到最低，然后再考慮其回收；根據能量守

恒定律，低溫熱的降低，必然帶來外部能量供應的降低，因而，可以顯著降低外

部能來能量消耗，同時，將低溫熱回收系統的負荷降到最低。再如，精餾系統的

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能量優化，單純考慮精餾塔系統節能是一個局部優化，但是，從整個裝置的角度

考慮精餾塔系統的能量優化則是一個整體優化，整體優化的節能效果會更顯著。

隨著過程系統工程和熱力學分析兩大理論的發展及其相互結合與滲透，產生

了過程系統節能的理論和方法，把節能工作推上了一個新的高度。

主要包括：

1. 化工裝置潛力分析與瓶頸診斷

2. 工藝系統優化

3. 化工能量系統分析與集成優化

4 Total Site 能量系統優化

該技術成果適用于各類過程工業過程，包括石油化工、煤化工、精細化工、

食品化工、制藥過程、鋼鐵、電力等，技術成熟可靠，沒有風險，投資回收期可

控制在 1 年以內，也可根據工廠要求控制在 3 年以內。

技術原理與工藝流程簡介：

（1） 化工裝置潛力分析與瓶頸診斷

采用數學及計算機技術對現場采集的數據進行分析，修正模型參數，建立與

現場操作數據基本吻合的機理模型，尋求對工藝及設備的深刻理解，診斷系統及

設備的潛力和瓶頸。

通過計算機模擬與標定計算，診斷裝置與設備的潛力及存在的瓶頸因素，通

過少量的改造或操作優化，實現裝置擴產或節能。

（2） 工藝系統優化

反應系統：采用夾點技術，有效利用反應熱。對于吸熱反應，則實現有效供

熱。

精餾系統：優化精餾塔序列及回流比、采出量，采用夾點技術實現精餾塔內

部及外部能量系統的集成優化，以及多效精餾、熱泵精餾、隔壁精餾等技術的優

化運用。

換熱網絡優化：通過夾點技術分析節能潛力，優化換熱網絡。對冷系統和熱

系統采用。

設備強化：采用計算機模擬技術優化工藝操作及設備選型，通過選用高效分天津大學科技成果選編

離、換熱、蒸汽回收裝置實現設備強化。設備強化同時帶來最小換熱溫差的變化，

進而，通過夾點技術，實現設備強化后的反應系統、精餾系統及換熱網絡的再優

化。部分裝置的優化效果可達 40%以上。本技術若用于工藝包效果會更好。

（3） 化工能量系統分析與集成優化

含換熱網絡優化和蒸汽動力系統優化二項內容。通過夾點分析和換熱網絡優

化技術，實現對用熱及用冷過程的優化，對新過程，一般可節能 20?40%，對已

有過程，一般可節能 10?30%。蒸汽動力系統優化含鍋爐系統，蒸汽儲能，熱電

聯產，燃料系統等的優化，節能效果在 10?30%范圍。

（4） Total Site 能量系統優化

以夾點技術為核心，從各裝置的工藝優化入手，首先實現能量需求側的優化，

然后對各裝置進行夾點分析和換熱網絡優化，使能量回收達到最優，然后考慮各

裝置之間的能量優化，最后是公用工程系統的能量優化。最終，做到全系統的能

量優化。Total Site 能量系統優化是工廠能量優化的最佳解決方案，可顯著提高

系統能效。

技術水平及專利與獲獎情況：

該技術具有近 30 年的研究歷史，數千套裝置的工業實踐，是美國國家能源

署首推的過程工業節能減排先進技術。

本項目組自 2008 年與英國曼徹斯特大學過程集成中心（CPI）展開合作，在

近 20 年過程模擬優化研究基礎上，消化吸收 CPI 的過程集成技術，經過 10 余個

工廠，近 30 套不同工業裝置（涉及石油化工、煤化工、精細化工、食品工業、

制藥工業、電力等過程）的工業實踐，積累了豐富經驗。

優化過的典型工業過程有：

20 萬噸/年二甲醚裝置優化

60 萬噸/年煤制甲醇過程優化

10 萬噸/年水玻璃生產過程優化

10 萬噸/年白炭黑生產過程優化

2 萬噸/年大豆制油過程優化

2 萬噸/年大豆蛋白生產過程優化

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120 萬方/天天然氣處理過程優化

150 萬噸/年常減壓裝置優化

20 萬噸/年催化裂化裝置優化

4 萬噸/年氣分及 MTBE 裝置優化

2 萬噸/年 HFC125 裝置優化

應用前景分析及效益預測：

系統優化的目標是降低能耗和企業的生產成本，同時，帶來節能減排的社會

效益。

節能減排勢在必行，系統優化是幫助企業提高技術水平，實現節能減排的有

效技術途徑。

應用領域：石油化工、煤化工、精細化工、食品、制藥、電力等行業

合作方式及條件：面議