進(jìn)料溫度對(duì)雙效精餾節(jié)能效果的影響.pdf

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1、第１０期劉艷杰等．進(jìn)料溫度對(duì)雙效精餾節(jié)能效果的影響１１５１進(jìn)料溫度對(duì)雙效精餾節(jié)能效果的影響劉艷杰欒國(guó)顏高維平（吉林化工學(xué)院化工與材料工程學(xué)院，吉林吉林１３２０２２）摘要以乙醇－水系統(tǒng)為研究物系，通過計(jì)算機(jī)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模擬計(jì)算，考察進(jìn)料溫度對(duì)３種不同結(jié)構(gòu)的雙效精餾流程節(jié)能率的影響。研究結(jié)果表明：在考察的溫度范圍內(nèi)，進(jìn)料溫度對(duì)每一種流程的節(jié)能率均有不同程度的影響，但影響幅度均不是很大。具體的研究結(jié)果可為雙效精餾流程的選擇和進(jìn)料溫度的確定提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞雙效精餾進(jìn)料溫度節(jié)能率優(yōu)化模擬中圖分類號(hào)ＴＱ０２８．１文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼Ａ文章編號(hào)１０

2、００３９３２（２０１４）１０１１５１０４精餾過程是利用混合物中各組分揮發(fā)度的差異來分離均相混合物，是以熱能的消耗換取產(chǎn)品的分離提純的過程。在分離操作過程中，精餾分離過程的能量消耗是最大的。由于全球范圍能源危機(jī)和日益強(qiáng)烈的環(huán)保需求，針對(duì)精餾過程的節(jié)［１，２］能研究也是尤為重要的。多效精餾是化學(xué)工業(yè)中較為常見的一種精餾節(jié)能措施，在多效精餾中最普遍的是雙效精餾，其流程特點(diǎn)是精餾系統(tǒng)由壓力不同的雙塔組成，由圖１雙效精餾流程Ａ１高壓塔逐漸向低壓塔供熱，提高了過程的熱力學(xué)效率，大幅度地降低了能耗，從根本上解決精餾過［２～５］程能

3、耗高的關(guān)鍵技術(shù)問題。影響雙效精餾節(jié)能效果的因素主要有進(jìn)料組成、進(jìn)料溫度、回流比及操作壓力等以及這些因素的組合。筆者針對(duì)３種不同結(jié)構(gòu)形式的雙效精餾流程進(jìn)行節(jié)能特性的研究，在已優(yōu)化的回流比、進(jìn)料位置及操作壓力等條件下，主要考察進(jìn)料溫度對(duì)節(jié)能效果的影響，為雙效精餾的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。１雙效精餾的研究流程圖２雙效精餾流程Ａ２原料由高壓塔（Ｐｈ）進(jìn)入，由于進(jìn)料物流是氣相且溫度較高，所以給出了原料直接做為高壓塔雙效精餾流程Ａ的特點(diǎn)是輕組分產(chǎn)品分別進(jìn)料的流程及與其對(duì)應(yīng)的先以進(jìn)料物流加熱高壓在高壓塔（Ｐｈ）和低壓塔（Ｐｌ）采出，而重組

4、分產(chǎn)品塔塔底物料而后作為高壓塔進(jìn)料的流程。為便于只在低壓塔采出。研究分析，分別命名為雙效精餾流程Ａ、雙效精餾流程Ｂ和雙效精餾流程Ｃ，流程結(jié)構(gòu)如圖１～６所收稿日期：２０１４０９０３（修改稿）示。基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（２０７７６０５９）１１５２化工自動(dòng)化及儀表第４１卷壓塔和低壓塔采出，而輕組分產(chǎn)品在低壓塔采出。另外，兩種流程的低壓塔進(jìn)料狀態(tài)是不同的。２模擬計(jì)算全部的模擬優(yōu)化工作采用ＰＲＯ／Ⅱ工程模擬軟件完成。模擬體系為乙醇－水。在模擬計(jì)算中，液相為非理想溶液，氣相為非理想氣體，選用ＮＲＴＬ方程計(jì)算氣－液相平衡數(shù)

5、據(jù)，過程熱損失忽略不計(jì)。進(jìn)料組成為０．５（乙醇的摩爾分率），進(jìn)料流量為１００ｋｍｏｌ／ｈ。分離任務(wù)為：塔頂輕組圖３雙效精餾流程Ｂ１分產(chǎn)品中乙醇的摩爾分率為０．８，塔底重組分產(chǎn)品中乙醇的摩爾分率為０．１。操作條件為：?jiǎn)嗡s為常壓操作，雙效精餾的低壓塔為常壓操作，高壓塔的塔壓根據(jù)兩塔的平均換熱溫差不小于１０℃的換熱要求進(jìn)行優(yōu)化確定；各塔均在已優(yōu)化的最佳回流比和進(jìn)料位置下操作。進(jìn)料溫度分別為１３０、１４０、１５０、１６０、１７０℃。３結(jié)果與討論３．１雙效精餾Ａ在不同的進(jìn)料溫度時(shí)，單塔精餾和雙效精餾圖４雙效精餾流程Ｂ２流程Ａ的

6、能耗情況和節(jié)能率對(duì)比見表１。表１單塔精餾和雙效精餾流程Ａ對(duì)比雙效精餾流程Ｂ的特點(diǎn)是輕組分和重組分６６６６產(chǎn)品均在低壓塔采出，高壓塔沒有產(chǎn)品采出。精餾ｔｆＱｃ×１０ＱＲ×１０ＱＥ×１０ＱＴ×１０Ｅ流程℃ｋＪ·ｈ－１ｋＪ·ｈ－１ｋＪ·ｈ－１ｋＪ·ｈ－１％單塔１３０５．３４５５１．１１７８－６．４６３３－１４０５．３４９３１．０８４８－６．４３４１－１５０５．３５１３１．０５２６－６．４０３９－１６０５．３５３３１．０２３５－６．３７６８－１７０５．３５５２０．９９８０－６．３５３２－雙效１３０４．１３０４－３．９３０４４．１３０

7、４３６．０９精餾１４０４．１６６４－３．９６７２４．１６６４３５．２５Ａ１１５０４．１９９８－４．００１５４．１９９８３４．４２圖５雙效精餾流程Ｃ１１６０４．２３０２－４．０３２５４．２３０２３３．６６１７０４．２５６９－４．０５９９４．２５６９３３．００雙效１３０４．０３９１－３．９００６４．０３９１３７．５１精餾１４０４．０７８１－３．９４１１４．０７８１３６．６２Ａ２１５０４．１１２６－３．９７７２４．１１２６３５．７８１６０４．１４２１－４．００７８４．１４２１３５．０４１７０４．１６５４－４．０３２１４．１６

8、５４３４．４４注：Ｅ———節(jié)能率；Ｑｃ———冷凝器熱負(fù)荷；ＱＲ———單塔再沸器或雙塔輔助再沸器熱負(fù)荷；ＱＥ———熱交換器熱負(fù)荷，ＱＥ＝Ｑｃ＋圖６雙效精餾流程Ｃ２ＱＲ；ｔｆ———進(jìn)料溫度。雙效精餾Ｃ的特點(diǎn)是重組分產(chǎn)品分別由高由表１可見，在考察的進(jìn)料溫度范圍內(nèi)，雙效第１０期劉艷杰等．進(jìn)料溫度