化工分离过程(第21讲)(6.2精馏的节能技术6.3分离顺序的选择).ppt

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1、化工分离过程ChemicalSeparationProcesses第六章分离过程的节能16.1分离的最小功和热力学效率6.2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6.3分离顺序的选择√√第六章分离过程的节能26.2精馏的节能技术精馏是化工生产中应用最广泛的分离方法，同时也是能耗最大的单元操作。分离过程的能耗大约占整个化工用能的40%，而其中95%是精馏过程消耗的。4万多个精馏塔所消耗的能量相当于每天消耗120万桶石油。由此可见，精馏节能具有重要意义。36.2.1精馏过程的热力学不可逆

2、性分析△B不可改变，若想使η↑，只能降低净功消耗。即：使过程尽可能接近可逆。46.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析一般精馏过程的不可逆性表现在：（1）在流体流动时产生压力降；（2）塔内上升蒸汽与下降液体直接接触进行热交换时有温差，再沸器和冷凝器中传热介质与物料之间存在温差；（3）上升蒸汽与下流液体进行传质过程时，两相浓度与平衡浓度的差异。减少这些过程的不可逆性，都将降低能耗56.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析减小传质两相浓度与平衡浓度的差值使净功减小的方法：降低压差减小温差66.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析（1）塔设备若N越多，使△P↑，不可逆性越大可使：气速↓，液层

3、高度↓；使△P↓但是：气速↓，生产能力不变时D↑，投资费↑而且液层高度↓，板效率↓改进方式：1.选择合适的塔径、液层高度2.改板式塔为高效塔或高效填料塔76.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析（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↑液层高度↓，板效率↓改进方式：1.采用高效换热器2.改进操作方式86.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析（3）减小精馏塔各板的传热和传质推动力精馏操作：Ln-1，Vn+1进入n板，离开n板的Vn，Ln温度、压力相等，呈相平衡。改进方式：1.传热推动力△T=（Tn+1—Tn-1）↓2.传质推动力△y=（Kn-1xi,n-

4、1—yi,n）↓即：在y-x图中，操作线向平衡线靠近△T↓△y↓96.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析减小传热和传质推动力“可逆精馏”无限多平衡级、无限多中间再沸器和冷凝器无实用价值（3）减小精馏塔各板的传热和传质推动力参见图［6-6］106.2.2多效精馏两效或多效精馏是重要的精馏节能技术之一。与单效蒸馏比较，两效或多效精馏所需的热量可以降低30-40%。多效精馏原理类似于多效蒸发，即利用若干压力不同的精馏塔，按压力高低顺序给与组合，使相邻两塔之间将高压塔顶的蒸汽作为低压塔底的再沸器的预热介质。从而使该分离系统能耗下降。116.2.2多效精馏并流型（图6-7a）利用高压塔的塔

5、顶物流作为低压塔塔低的热源，在这种形式的组合中，两塔是分别进料的，这种方式可以用于同一种物系的分离操作，在这种情况下，通过改变塔的压力，改变了物系的汽化温度，提高了气相温度，从而使其可以作为低压塔的热源。这种流程也适合于两个不同物系间的组合，此时，利用不同物系的气相温度的不同。利用气相温度高的物系作为另外一个物系的热源。在这种情况下，可以通过物系本身的优化而实现，不一定需要改变操作压力。因为高压设备会提高设备本身的成本。126.2.2多效精馏逆流型（图6-7b）在逆流流型中，只从低压塔进料，将低压塔的塔底物流作为高压塔进料，而将高压塔的塔顶物流作为低压塔塔底热源。136.2.2多

6、效精馏在混流型中，从高压塔进料，将高压塔的塔底物流作为低压塔进料，而将高压塔的塔顶物流作为低压塔塔底热源。混流型（图6-7c）146.2.2多效精馏与前面的混流型不同的是，在该混流型中，从高压塔进料，将高压塔的塔顶物流作为低压塔进料，同时高压塔的塔顶物流也作为低压塔塔底热源。混流型（图6-7d）156.2.2多效精馏图6-8甲醇-水体系逆流双效精馏流程特点总结：2.高压塔顶气相作为低压塔釜热源；1.蒸汽与液体逆流；3.节省热量35%。参见例［6-4］166.2.3低温精馏的热泵热泵是工业上回收低温热源的有效手段。热泵的工作原理与制冷机完全相同，制冷机是制冷，热泵的工作目的是制热。

7、热泵是一组进行热力循环的设备，将低温热不断的输送到高温物体中。它以消耗一部分高质量的能量（电能，机械能等）为代价，通过热力循环，从低温热源取热并将它输送到高温介质中。家用的空调就是一个典型的热泵。176.2.3低温精馏的热泵将温度较低的塔顶蒸汽经压缩后作为塔底再沸器的热源，称为热泵精馏。对组成沸点差别较小的低温精馏，采用热泵精馏流程是一种提高其热力学效率的有效手段。原理是利用热泵中的膨胀阀和压缩机改变冷凝和沸腾温度，将冷凝器中放出的热量用于再沸器中的加热。如果热量不匹配，可以通过