بهینه سازی فرآیند و انرژی
بهینه سازی هنر یافتن بهترین پاسخ در بین وضعیت موجود، محدودیت ها و نیازهای مساله است. Optimization در بسیاری از سیستم های مهندسی با تعیین مقدار بهینه برای متغیرهای کلیدی و اثرگذار فرایندی به منظور افزایش میزان تولید و ماکزیمم کردن میزان سود حاصله اجرا می گردد. دست یابی به عملکرد بهینه یک فرایند با استفاده از روش های بهینه سازی امکان پذیر است. در این بخش بهینه سازی از دیدگاه مصرف انرژی مورد بررسی قرار می گیرد. توجه به افزایش بهای انرژی و محدودیت منابع تولید آن، لزوم پرداختن به کاهش میزان انرژی مصرفی در واحدهای صنعتی از جمله پتروشیمی ها و پالایشگاه های نفت و گاز و بهینه سازی مصرف آن در این صنایع را نمایان می سازد. دست یافتن به این مهم، عموما بوسیله ی ایجاد سیستم های بازیابی حرارت تحقق می یابد. بهینه سازی مصرف انرژی، باتوجه به مشخص بودن میزان انرژی لازم برای تولید محصول در طراحی، با كاهش تلفات آغاز و سپس با بهسازی فرآیند، مدیریت بار و انرژی، افزایش راندمان تجهیزات با ایجاد تغییر تا تعویض تجهیز، افزایش بازیابی حرارتی و بازیافت جریان های جرمی هدررفته و ... ادامه می‌یابد. یکی از ابزارهای بهسازی فرآیند استفاده از تکنولوژی پینچ و اکسرژی به منظور طراحی شبکه های بازیافت حرارت است که با پیاده سازی آن می توان بین 30 تا 50 درصد در مصرف انرژی بسیاری از فرایندهای صنعتی صرفه جویی کرد.
. آنالیز پینچ برای حل بسیاری از مسائل فرایندی از جمله طراحی شبکه مبدل های حرارتی، تعیین صحیح محل قرارگیری تجهیزات فرایندی، انتخاب بهینه منابع حرارتی گرم و سرد و هزینه های انرژی کاربرد دارد و هدف اصلی آن بهبود یکپارچه سازی حرارتی فرایند و کاهش میزان یوتیلیتی مصرفی است. اما انچه به عنوان محدودیت در این فناوری مطرح است، این است که تحلیل پینچ تنها به تحلیل حرارتی سیستم ها پرداخته و قادر به بررسی توان و کار محوری نمی باشد. تحلیل پینچ تنها بار حرارتی مربوط به تبادلگرهای حرارتی را توسط موازنه جرم و انرژی پیش بینی می نماید. به بیانی دیگر برای سیستم هایی مانند سیکل های سرماساز و توربین های بخار که علاوه بر انرژی حرارتی با توان و یا کار محوری سر و کار دارند به تنهایی کاربرد نداشته و از تحلیل اکسرژی به عنوان ابزاری دیگر جهت بررسی توان یا کار محوری به کار گرفته می شود. به این صورت که با ترکیب مناسب از تحلیل پینچ و اکسرژی می توان به راه حلی عملی و مفید جهت بررسی همزمان انرژی حرارتی و کار محوری این گونه سیستم ها دست یافت. این تکنیک تحت عنوان تحلیل همزمان پینچ و اکسرژی نامیده می شود که مهم ترین کاربرد آن مطالعه اصلاحی فرایندهای دما پایین و سیکل های تبریدی است.