2012分離工程(分離過程的節(jié)能).ppt

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1、分離過程的節(jié)能Chapter6Energysavingofseparationprocess分離過程為什么要節(jié)能？分離過程的特征？多組分分離的多塔排列順序?qū)δ芎氖欠裼绊懀糠蛛x過程的節(jié)能分離過程的節(jié)能分離過程的節(jié)能分離的最小功和熱力學(xué)效率分離過程的節(jié)能技術(shù)多組分分離順序的選擇主要內(nèi)容§1分離的最小功和熱力學(xué)效率定義：當(dāng)分離過程完全可逆時(shí)，分離消耗的功它取決于欲分離混合物的組成、壓力、溫度以及分離所得產(chǎn)品的組成、壓力、溫度。一、分離過程的最小功二、熱力學(xué)效率-W凈為凈功消耗：離開系統(tǒng)的熱量送入一個(gè)可逆熱機(jī)所做功與輸入系統(tǒng)熱量送入可逆熱機(jī)所做功之差△B分離物系在分離過程中的有效能的增量變化若

2、分離過程是完全可逆的，熱力學(xué)效率為1.0實(shí)際過程為不可逆過程，故必定小于1.0§2分離過程的節(jié)能技術(shù)一、精餾過程的不可逆性1、流體流動(dòng)流體流動(dòng)時(shí)有壓力降，當(dāng)塔板數(shù)較多時(shí)，壓力降也要加大，同時(shí)塔頂釜的溫差也會(huì)加大，亦即W凈增大措施：增大塔徑，降低板面液層厚度改變板式塔為高效低壓降填料塔2、傳熱①一定溫度梯度的熱量傳遞因溫差傳熱過程而引起的有效能損失為措施：使傳熱溫差減小，則傳熱面積需增大可換用高效換熱器或改進(jìn)操作方式，如熱虹吸式再沸器或特制循環(huán)式塔換熱器②不同溫度物流的直接混合§2分離過程的節(jié)能技術(shù)一、精餾過程的不可逆性二、節(jié)省精餾過程能耗的一些措施1、有效能的充分回收及利用采用加強(qiáng)設(shè)備

3、的保溫以及回收利用物流的部分顯熱或潛熱等措施2、減少過程的凈耗功采用改變分離過程操作條件的方法來減少過程的凈耗功，如嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)富裕度，選定最佳回流比促使設(shè)備投資費(fèi)與操作費(fèi)降為最少§2分離過程的節(jié)能技術(shù)3、減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（△y））從二元系的圖中可看出，若將操作線向平衡線靠近，即能減少傳質(zhì)推動(dòng)力，從而減少了精餾過程的不可逆程度，降低凈功耗為此采用中間冷凝及中間再沸手段§2分離過程的節(jié)能技術(shù)3、減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（△y））§2分離過程的節(jié)能技術(shù)3、減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（△y））§2分離過程的節(jié)能技術(shù)4、多效精餾利用若干壓力不同的精餾塔，按壓力高低順序進(jìn)行組合，使相鄰兩塔

4、之間將高壓塔頂?shù)恼羝鳛榈蛪核數(shù)脑俜衅鞯念A(yù)熱介質(zhì)多效精餾比單效精餾可節(jié)省加熱蒸汽的30%-50%§2分離過程的節(jié)能技術(shù)4、多效精餾5、熱泵精餾將溫度較低的塔頂蒸汽經(jīng)壓縮后作為塔底再沸器的熱源消耗一定量的機(jī)械功來提高低溫蒸汽的能位而加以利用12341)二元溶液：一個(gè)塔，一個(gè)分離方案2)三元溶液：二個(gè)塔，二個(gè)方案當(dāng)揮發(fā)度：A>B>CABC§3多組分分離順序的選擇A,B,CA,BCABA,B,CB,CCAB三元溶液：§3多組分分離順序的選擇3)四元溶液：三個(gè)塔，五種方案當(dāng)揮發(fā)度：A>B>C>DA,B,C,DB,C,DC,DABCDA,B,C,DB,C,DB,CABCD(Ⅰ)(Ⅱ)第一種方案

5、中，最先采出的是揮發(fā)度最大的A，以后按揮發(fā)度遞減的順序依次次采出B、C、D，稱之為順序流程，這種方案在工廠中是常見的。§3多組分分離順序的選擇A,B,C,DC,DA,BABCDA,B,C,DA,B,CABCDB,CA,B,C,DA,B,CABCDA,B(Ⅲ)(Ⅳ)(Ⅴ)第5種方案按揮發(fā)度遞增的順序依次采出D、C、B、A，這種流程稱之為反順序流程。由數(shù)學(xué)歸納法得出：n=C-1Z=[2(C-10)]!/[C!(C-1)!]總結(jié)：若C---組分?jǐn)?shù)，n---所需塔數(shù)z---可供選擇的流程方案數(shù)則有：C2345678n1234567Z1251442132429Z急劇增加！！如何來選擇一個(gè)最佳方案

6、？綜合考慮?。?！組織精餾順序的考慮因素和最佳方案考慮因素做法最佳方案節(jié)省熱量對(duì)液體進(jìn)料輕組分逐塔汽化1節(jié)省冷量對(duì)汽體進(jìn)料重組分逐塔冷凝5傳熱效果不凝氣盡量先分出（不凝氣在冷凝器冷凝溶液處出現(xiàn)滯留層，使冷凝傳熱系數(shù)大為下降，惡化傳熱效果）1，2操作影響并聯(lián)操作可減少各塔的相互干擾3設(shè)備材料深冷材料盡量少1安全生產(chǎn)有腐蝕，易燃易爆餾分先分出設(shè)備大小進(jìn)料中含量多的組分盡量先分出所指餾分為A，1，2所指餾分為B，1，3所指餾分為C，3，5所指餾分為D，4，5產(chǎn)品質(zhì)量易聚合、易變質(zhì)餾分在塔釜加熱次數(shù)盡量少4，5確定分離順序的經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)：不用對(duì)所有可能的分離順序進(jìn)行考察，在不作設(shè)計(jì)和設(shè)備費(fèi)

7、用估計(jì)情況下，很快選出好順序。普通塔經(jīng)驗(yàn)法：1、按相對(duì)揮發(fā)度遞減順序分離2、α關(guān)≈1的難分組分最后分。3、盡可能對(duì)分（塔頂與塔釜采出相差不大）4、分離要求高的組分最后分。5、含量多的組分先分。6、特殊組分先分注意：1、以上經(jīng)驗(yàn)互相沖突，要綜合考慮主要方面。2、不須得到純組分時(shí)，采用測(cè)線采出來減少塔數(shù)目