英国曼彻斯特大学Bodo Linnhoff教授及其同事于20世纪70年代末在前人研究成果的基础上提出的换热网络优化设计方法， 并逐步发展成为化工过程能量综合技术的方法论，即夹点技术。

2.1夹点的定义

化工工艺过程中存在多股冷、热物流，冷、热物流间的换热量与公用工程耗量的关系可用温- 焓( T - H) 图表示。温-焓图以温度T为纵轴，以热焓H为横轴。热物流线的走向是从高温向低温，冷物流线的走向是从低温到高温。物流的热量用横坐标两点之间的距离（即焓差ΔH）表示，因此物流线左右平移，并不影响其物流的温位和热量。多股冷、热物流在T - H 图上可分别合并为冷、热物流复合曲线,两曲线在H 轴上投影的重叠即为冷、热物流间的换热量,不重叠的即为冷热公用工程耗量。当两曲线在水平方向上相互移近时,热回收量Qx 增大,而公用工程耗量Qc和QH减小,各部位的传热温差也减小。当曲线互相接近至某一点达到最小允许传热功当量温差△Tmin 时,热回收量达到最大( Qx,max) ,冷、热公用工程消耗量达到最小( Qc ,min , QH,min) ,两曲线运动纵坐标最接近的位置叫作夹点。

2.2夹点的确定

确定夹点位置的方法主要有两种：T-H图法和问题表法。

(a) T-H图法

在T-H图上可以形象、直观地表达过程系统的夹点位置。为确定过程系统的夹点，需要给出下列数据：所有过程物流的质量流量、组成、压力、初始温度、目标温度、以及选用的冷热物流间匹配换热的最小允许传热温差。用作图的方法在T-H图上确定夹点位置的步骤如下：

(1) 根据给出的冷、热物流的数据，在T-H图上分别作出热物流组合曲线及冷物流组合曲线。

(2) 热组合曲线置于冷组合曲线的上方，并且让两者在水平方向相互靠拢，当两组合曲线在某处的垂直距离刚好等于时，该处即为夹点。

(b) 问题表法

当物流较多时，采用复合温焓线很烦琐，且不够准确，此时常用问题表法来精确计算。问题表法的步骤如下：

(1) 以冷、热流体的平均温度为标尺，划分温度区间。冷热流体的平均温度相对热流体，下降△Tmin，相对冷流体上升 △Tmin，这样可保证在每个温区内热物流比冷物流高△Tmin。

(2) 计算每个温区内的热平衡，以确定各温区所需的加热量和冷却量，计算式为：

式中：Hi—第i区间所需加入的热量，kW；

CPc，CPH—分别为该温区内冷、热物流热容流率之和，kW/℃；

Ti，Ti+1—分别为该温区的进、出口温度。

(3) 进行外界无热量输入时的热级联计算，即计算外界无热量输入时各温区之间的热通量。此时，各温区之间可有自上而下的热通量，但不能有逆向的热通量。

(4) 为保证各温区之间的热通量≥0，根据第(3)步计算结果，确定所需外界加入的最小热量，即最小加热公用工程用量。

(5) 进行外界输入最小加热公用工程量时的热级联计算。此时所得最后一个温区流出的热量，就是最小冷却公用工程用量。

(6) 温区之间热通量为零处，即为夹点。

由上述的计算步骤可见，根据问题表可以精确的确定夹点温度、最小加热公用工程和最小冷却公用工程的量，并可看出热流量沿温位的分

2.3夹点技术的基本设计原则

夹点把网络系统分成两个在热力学上相互分离的两个子系统。夹点上方的子系统是热阱系统, 热公用工程向其输入热能, 而没有任何热能流出, 夹点下方的子系统是热源系统, 由冷公用工程从系统带走热能, 而没有任何热能从外界流入。为了达到最小公用工程消耗, 实现最大能量回收,利用夹点技术对换热网络进行设计时, 需遵循3 个基本原则：

(1)不应有跨越夹点的传热；

(2)夹点之上不应设置任何公用工程冷却器；

(3)夹点之下不应设置任何公用工程加热器。

及2条经验规则：

(1)每个换热器的负荷应与匹配的冷、热流股中负荷最小者相同：

(2)选择热容流率相近的流股匹配换热。

3.1应用现状

夹点技术已在造纸企业、连续蒸煮设备传热网络、化肥生产企业及其他化工领域获得了广泛的应用, 并取得了显著的效益。夹点技术在国外工业界也受到重视,国际上知名的化工公司和建筑公司均普遍采用夹点技术,英国曼彻斯特大学设有工艺集成研究中心，专门从事夹点技术研究。据统计,世界上已有100 多家公司在至少1000 多个工程项目上使用夹点技术进行了新厂设计,老厂改造或可行性研究,一些大型工程公司和PIL、鲁姆斯、凯洛格、千代田、东洋等都有专门小组从事夹点技术设计，夹点技术已成为世界性的工程设计标准。

(1) 夹点技术的应用范围在拓展。用于换热网络的夹点分析已趋成熟, 夹点技术研究的热点转向传质网络分析。通过夹点分析, 一个阶段的工艺流股也能用于另一阶段, 以此回收或利用流股中携带的原料, 节约试剂。应用夹点原理还可将资源利用与经济结合管理, 构造投资组合曲线以达到最大利润,以获得最大的效益。

(2) 应用夹点技术的系统范围扩大。所选定的系统的范围越大, 系统优化的效果越明显, 但传热网络和传质网络也越复杂, 设计和实施起来就比较困难, 需要设计方法和相应的软件不断改进以满足要求。

(3) 夹点技术的综合使用。许多研究者将多种夹点技术综合使用以达到多重目的。

3.2 夹点技术的应用领域。

工业生产中存在着大量的需要换热的工段，有些需要加热，如化工工业中物料进入精馏塔前一般需要预热；有些需要冷却或冷凝，如精馏塔顶的蒸气需要冷凝。如果能过合理地设计好换热网络系统，就可以最大限度地减少公共供热或供冷，而且还可能减少设备投资，达到节能的目的。换热网络综合设计技术常用的方法是以Linnhoff教授为首的研究小组提出的“夹点技术”（Pinch Point Technology）,利用该方法设计可以合成公共供热或供冷最小的换热网络，达到节能的目的。

夹点技术的节能作用愈发彰显，也逐渐引起了各个国家和大型公司，诸如德国的BASF，日本的MKC等，对夹点技术的研究和进一步的推广和利用将成为一种趋势。

总之，当前能源供应短缺成为经济增长的制约因素之一，对于石油、化工等典型的过程工业，用夹点分析的方法对过程系统的用能、用水状况进行诊断，可找到过程系统的用能的制约因素所在，因而夹点技术在换热网络、水网络中的应用可为国民经济的发展带来巨大的经济效益和社会效益。大量的工程实例证明，利用夹点分析技术，指导具体过程系统工程的改造或设计，能降低公用工程消耗量和初期的投资费用，实施方法简单，具有明显的优势，应用前景广阔。