化工节能与过程热集成精品课件.ppt

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1、化工节能与过程热集成第三章化工单元过程与设备的节能3.3精馏精馏过程是一个不可逆过程，火用损失由下列不可逆引起：(1)流体流动阻力造成的压力降（压差）；(2)不同温度物流间的传热或不同温度物流的混合（温度差）；(3)相浓度不平衡物流间的传质或不同浓度物流的混合（浓度差或化学势差）第三章化工单元过程与设备的节能以板式塔为例，从下面上升进入某块板的汽相温度比上面板上流下来的液相温度要高些，而易挥发组分的含量则低于与下降液相浓度相平衡的浓度，两股物料在温度和组成上均不平衡。在塔板上发生的热量和质量传递均是不可逆的，必

2、然造成火用的损失，这是精馏塔内部火用损失的主要部分。第三章化工单元过程与设备的节能这主要是由于化学位有差异而导致传质过程从而有效能损失。如图所示，在图中平衡线和操作线之间所夹面积表明了塔内传热传质的不可逆程度。因此，操作线越靠近平衡线，精馏过程不可逆损失越小，所需能量也越少，但理论板数会增加，设备投资增大。第三章化工单元过程与设备的节能降低火用损：减小不可逆性，降低推动力（压差、温差和浓度差）精馏：需要推动力适当推动力第三章化工单元过程与设备的节能精馏塔的热量衡算QS:再沸器的加热量；QF:料液带进的热量；QD

3、:塔顶产品带出的热量；QC:塔顶冷凝器的冷却量；QW:塔底产品带出的热量；第三章化工单元过程与设备的节能3.3.1不改变流程的节能技术（1）预热进料以较低温位的热能代替再沸器要求的高温位热能第三章化工单元过程与设备的节能（2）塔釜液余热的利用塔釜液的显热变为潜热来利用第三章化工单元过程与设备的节能第三章化工单元过程与设备的节能（3）塔顶蒸汽余热的回收利用直接热利用：产生低压蒸汽余热制冷：采用吸收式制冷装置产生冷量余热发电：用塔顶余热产生低压蒸汽驱动透平发电。第三章化工单元过程与设备的节能第三章化工单元过程与设备

4、的节能（4）减小回流比回流比减少，操作线上移靠近平衡线，火用损失小；因而热负荷小，但塔板数N↑,即设备费用加大；回流比增加，能耗上升，塔板数减少；在最小回流比下，过程仍存在不可逆性。第三章化工单元过程与设备的节能最优回流比反应了设备费和操作费用的最佳权衡。最优设计回流比为最小回流比的1.2–2倍；最佳回流比与能源价格的关系第三章化工单元过程与设备的节能对于已定的精馏塔和分离物系，R与产品纯度密切相关。为了确保得到纯度合格的产品，设计时都有一定的回流余量。余量越大，能耗越高。对于回流余量较大的精馏塔，在不降低产品

5、质量等级的情况下，只要降低R，即可降低塔底再沸器的能耗。例如，某炼油厂的铂重整车间，维持产品质量不变，调低6座精馏塔系的R，取得了显著的节能效果。第三章化工单元过程与设备的节能表一调低回流比的节能效果精馏塔调整前调整后回流比R能耗(KJ/h)回流比R’能耗(KJ/h)节能效果%水分馏塔2.0485.71.0242.850苯塔8.2352.16.285.876甲苯塔3.1364.72.0129.865邻二甲苯塔52.5561.038154.972乙基苯塔120.01189.890.0297.373预分馏塔4.77

6、52.81.2560.226第三章化工单元过程与设备的节能3.3.2需要改变流程的节能技术（1）增设中间再沸器和中间冷凝器典型精馏塔的塔顶温度TC与塔釜温度TR相差很大，火用损也就大，所以热力学效率就不高。在热负荷Q不变的情况下，如果能把一部分负荷分配到塔的中间，也就是用中间再沸器将部分塔釜热量移到中部，或用中间冷凝器将一部分冷凝负荷从塔顶移到中部，则不但可以减少不可逆损失，而且可以利用较低温度的热源加热和/或用较高温度的冷却剂（如循环水）冷凝。第三章化工单元过程与设备的节能从过程原理来看，进料板以下设置中间再

7、沸器，进料板以上设置中间冷凝器（见下页图），则可以使操作线接近平衡曲线，使塔两端的回流减少，仅在两个中间换热器之间区域保持原有回流量。回流量减少又要保持同样分离程度就需要增加塔板数。例如，80年代设计的原油常压分馏塔塔板多取50块左右，比60年代的40块增加了1/4，就是这个道理。第三章化工单元过程与设备的节能第三章化工单元过程与设备的节能增设中间再沸器的条件：有不同温度的热源供用；增设中间冷凝器的条件：中间回收的热能有适当的用户，或者可以用冷却水冷却，减少制冷剂负荷；如果使用同样热源，则没有节能效果，还浪费投

8、资。设计优点：塔两端气液流量减少，可以缩小相应段塔径。第三章化工单元过程与设备的节能（2）多段进料和侧线出料多段进料两种或多种成分相同但浓度不同的料液进行分离：第三章化工单元过程与设备的节能两段进料的复杂塔计算可分为三段：精馏段、中间段和提馏段多段进料操作线接近平衡线，不可逆损失降低降低，因而能耗降低第三章化工单元过程与设备的节能侧线出料当需要组成不同的两种或多种产品时，可在塔内安装侧