近年来,由于炼厂原油加工量和加工深度的不断增加,致使氢气的消耗量急剧增加,由此导致的氢气资源严重匮乏对炼厂发展的制约越来越严重。氢气的高效利用对于炼厂降低成本,节能减排,具有非常重大的现实意义。氢网络集成技术是节约炼厂氢气资源的有效手段,因而是近些年来工业界和学术界研究关注的热点问题。基于夹点分析的概念法是一种非常先进且研究较多的氢网络集成方法,其主要采用图示求解。然而,目前的概念法研究尚有许多不足之处,主要表现为可最大化直接回用,却没有最大化提纯回用。所以,尽管提纯回用包含在内,能在一定程度下节约新氢,但因大多数的研究都将提纯出口产品当做固定浓度的氢源看待,没有将提纯过程当做氢网络集成的一部分进行优化,因而存在进一步提升网络节氢潜力的空间。同时,对于多杂质氢网络,现有的方法所确定的新氢消耗目标值与实际可达到的最小值相比偏离较大,不能有效的回用氢源,同时也不能够设计相应的匹配网络。针对以上不足,本文的研究主要有以下四个方面:(1)提纯过程的图示化表达—质量三角形规则;(2)单杂质氢网络在固定提纯产品浓度和优化提纯浓度两种情况下确定目标值的图示法;(3)多杂质氢网络同时求解目标值和设计匹配网络的图示法;(4)考虑提纯回用的多杂质氢网络目标值求解和网络设计的图示法。本文提出提纯过程的质量三角形规则。通过对提纯过程的物料守恒分析,将其数学关系图示化为三角形规则,并推广为多边形规则,实现图示确定提纯进料,产品和尾气之间的浓度与流量关系。对单杂质氢网络,将提纯过程的质量三角形规则与源阱复合曲线耦合,并通过图示法求解单杂质氢网络优化提纯过程时的最小新氢消耗。在指定提纯产品浓度的情况下,通过移动氢源复合曲线,调整辅助提纯产品线和提纯产品线的流量直至两者相等,即可确定最小新氢和燃气排放目标值。在优化提纯产品浓度的情况下,通过引入最大剩余氢和质量转化三角形,以及对提纯产品浓度和流量的变化调整和氢源复合曲线的移动,来确定氢网络的最小新氢消耗。结果显示,考虑提纯过程优化的单杂质氢网络的最小新氢消耗取决于提纯技术的分离能力。对多杂质氢网络,本文提出能同时求解目标值和设计匹配网络的图示法。通过将单杂质物质回用网络的最邻近匹配算法发展到多杂质氢网络,提出多杂质氢网络的源阱排序规则,对源阱进行排序,并在杂质负荷—流量图中构造源阱复合曲线组。然后,通过源阱匹配的质量三角形规则对氢阱逐个进行匹配设计以得到最小新氢目标值和相应的匹配网络。最后,通过单杂质氢网络的提纯回用优化与多杂质氢网络目标值求解和网络设计相结合,对考虑提纯回用的多杂质氢网络进行目标值求解和网络设计。对于本文所提出的图示研究方法,通过案例分析将结果与已有方法所得的结果进行对比,可得出本文的方法在节约新氢消耗以及目标值求解和网络设计同步性方面的优势。本文的研究丰富和提升了考虑提纯过程优化的氢网络集成研究的夹点图示方法,用以确定最小新氢目标值并设计氢网络。研究成果不仅适用于氢网络,对相应的考虑过程源升级回用的其它网络集成优化的研究也有借鉴意义。