分离工程概述.ppt

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1、分离工程SeparationEngineering乔迁QQ:1983481611分离工程第1章绪论第2章单级平衡过程第3章多组分多级分离过程分析与简捷计算第4章多组分多级分离的严格计算第5章分离设备的处理能力和效率第6章分离过程的节能第7章其它分离技术和分离工程的选择第6章分离过程的节能混合过程为不可逆过程，其逆过程（分离过程）耗能。学习本章意义：1确定完成一个分离过程所需理论最小能量；2确定接近此能量极限的实际过程，或减小使用昂贵能量的实际过程。6.1分离的最小功和热力学效率6.2精馏的节能技术6.3分离顺序的选择第6章分离过程的节能6.1分离的最小功和热力学效率6.1

2、.1等温分离最小功6.1.2非等温分离和有效能6.1.3净功消耗和热力学效率热力学第二定律：完成同一变化的任何可逆过程所需功相等。6.1.1等温分离最小功连续稳定分离系统：进出系统物流变量：n，zi，H，S，Q系统对环境作功：W）（96-6.1.1.1分离理想气体混合物)86(-例6-1；6.1.1.2分离低压下液体混合物例6-2传热速率：◆◆◆6.1.2非等温分离和有效能河水温度）（规定：海洋、大气、环境温度—设0T熵平衡：非等温不可逆过程）分离净(BWD>-分离过程有效能变化）产生（分离净非等温可逆过程：0=DD=-SBW式（6-20），（6-22）中：等温分离最

3、小功分离理想气体混合物二元理想气体混合物分成纯组分总结：分离低压下液体混合物二元液体混合物分离成纯组分液体非等温分离：系统的净功（总功）：过程可逆时，可得最小分离功：6.1.3净功消耗和热力学效率通常，分离过程所需的能量多半是以热能形式而不是以功的形式提供的。一般以W净计算能量：净功消耗：—W净=W入—W出一般分离过程：原料产物QCQRTCTR）为：（256-)266(0110->-=-）（净RCTTQTW非等温可逆过程为1。T0=294KQC=32401526kJ/h例6-3某丙烯-丙烷精馏塔按附图条件操作，环境温度为294K，计算其热力学效率。解：计算基准：1小时热力

4、学效率η有效能变化和净功消耗再沸器负荷（冷凝器负荷给定）由图得：D=159.21kmol/hW=112.95kmol/hF=272.16kmol/h全塔热量衡算：QR=34311918.14kJ/h6.2精馏的节能技术6.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析6.2.2多效精馏6.2.3低温精馏的热泵6.2.4设置中间冷凝器和中间再沸器的精馏6.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析即：使过程尽量接近可逆过程）分离净（非等温可逆过程：BWD=-●●热力学不可逆性：1.通过一定压力梯度动量传递2.通过一定温度梯度热量传递3.通过一定浓度梯度质量传递（或不同化学位物流直接混合）使净功

5、降低的方法：降低压差减少温差减少浓度与平衡浓度差1）塔设备若N越多，使△P↑，不可逆性越大可使：气速↓，液层高度↓；使△P↓但是：气速↓，生产能力不变时D↑，投资费↑液层高度↓，板效率↓改进方式：1.选择合适的塔径、液层高度2.改板式塔为高效填料塔2）再沸器、冷凝器若传热温差小，不可逆性减小但是：传热面积↑，设备费用↑改进方式：1.采用高效换热器2.改进操作方式3）传热推动力、传质推动力精馏操作：Ln+1，Vn-1进入n板，对Vn，Ln在n板温度和浓度相互不平衡改进方式：1.传热推动力△T=（Tn-1—Tn）↓2.传质推动力△y=（KnXn,i—yn-1,i）↓即：y-x

6、图中，操作线向平衡线靠近△T↓△y↓R>RmyAXAXAyAR=RmN=∞换热器∞台塔径：中间大，两头小XAyA可逆精馏操作线与平衡线重合XAyA分段精馏增加两个换热器6.2.2多效精馏多效精馏：能量减少30—40%图6-7：多效精馏塔的基本方式特点：高压塔气相采出是低压塔塔釜的热源；用一倍的热处理两倍之多进料。(a)分别进料(b)低压塔产物进高压塔(C)产物前馈进料6.2.3低温精馏的热泵用于：组分沸点差较小的低温精馏采用：膨涨阀、压缩机三种：1.外部制冷剂图6-92.压缩塔顶蒸汽图6-103.用再沸器气体闪蒸图6-11表6-1低温下丙烯—丙烷分离的热力学效率和公用费用

7、6.2.4设置中间冷凝器和中间再沸器的精馏1.使操作向可逆精馏方向趋近2.采用中等温度的再沸器和冷凝器图6-12图6-13Mah,WodnikSRV蒸馏特点：沿全塔布置的换热元件能大大降低塔顶、塔釜负荷提馏段：蒸汽流率自下而上稳定增加精馏段：液体回流量自上而下稳定增加6.3分离顺序的选择6.3.1简单分离顺序的合成6.3.2复杂塔的分离顺序6.3.1简单分离顺序的合成一、分离顺序数将混合物ABCDE···(按挥发度降低排列）分离为纯组分。ABAB二元：一个塔，一种方案三元：ABCABCABABCABCBC二个塔，二种方案四元：