2012分离工程(分离过程的节能)

分离过程的节能•Chapter6Energysavingofseparationprocess•分离过程为什么要节能？•分离过程的特征？•多组分分离的多塔排列顺序对能耗是否影响？分离过程的节能分离过程的节能分离过程的节能•分离的最小功和热力学效率•分离过程的节能技术•多组分分离顺序的选择主要内容§1分离的最小功和热力学效率定义：当分离过程完全可逆时，分离消耗的功•它取决于欲分离混合物的组成、压力、温度以及分离所得产品的组成、压力、温度。一、分离过程的最小功二、热力学效率净分离净WBWWmin-W净为净功消耗：离开系统的热量送入一个可逆热机所做功与输入系统热量送入可逆热机所做功之差•△B分离物系在分离过程中的有效能的增量变化若分离过程是完全可逆的，热力学效率为1.0实际过程为不可逆过程，故必定小于1.0§2分离过程的节能技术•一、精馏过程的不可逆性1、流体流动流体流动时有压力降，当塔板数较多时，压力降也要加大，同时塔顶釜的温差也会加大，亦即W净增大措施：增大塔径，降低板面液层厚度改变板式塔为高效低压降填料塔2、传热•①一定温度梯度的热量传递•因温差传热过程而引起的有效能损失为)(0LHLHTTTTQTD措施：使传热温差减小，则传热面积需增大可换用高效换热器或改进操作方式，如热虹吸式再沸器或特制循环式塔换热器②不同温度物流的直接混合§2分离过程的节能技术•一、精馏过程的不可逆性二、节省精馏过程能耗的一些措施•1、有效能的充分回收及利用•采用加强设备的保温以及回收利用物流的部分显热或潜热等措施•2、减少过程的净耗功•采用改变分离过程操作条件的方法来减少过程的净耗功，如严格控制设计富裕度，选定最佳回流比促使设备投资费与操作费降为最少§2分离过程的节能技术3、减少质量传递中的浓度梯度（△y））•从二元系的图中可看出，若将操作线向平衡线靠近，即能减少传质推动力，从而减少了精馏过程的不可逆程度，降低净功耗•为此采用中间冷凝及中间再沸手段§2分离过程的节能技术3、减少质量传递中的浓度梯度（△y））§2分离过程的节能技术3、减少质量传递中的浓度梯度（△y））§2分离过程的节能技术4、多效精馏•利用若干压力不同的精馏塔，按压力高低顺序进行组合，使相邻两塔之间将高压塔顶的蒸汽作为低压塔顶的再沸器的预热介质•多效精馏比单效精馏可节省加热蒸汽的30%-50%§2分离过程的节能技术4、多效精馏5、热泵精馏•将温度较低的塔顶蒸汽经压缩后作为塔底再沸器的热源•消耗一定量的机械功来提高低温蒸汽的能位而加以利用1234•1)二元溶液：一个塔，一个分离方案•2)三元溶液：二个塔，二个方案•当挥发度：ABC•A•B•C•§3多组分分离顺序的选择•A,B,C•A,B•C•A•B•A,B,C•B,C•C•A•B•三元溶液：•§3多组分分离顺序的选择•3)四元溶液：三个塔，五种方案•当挥发度：ABCD•A,B,C,D•B,C,D•C,D•A•B•C•D•A,B,C,D•B,C,D•B,C•A•B•C•D•(Ⅰ)•(Ⅱ)•第一种方案中，最先采出的是挥发度最大的A，以后按挥发度递减的顺序依次次采出B、C、D，称之为顺序流程，这种方案在工厂中是常见的。•§3多组分分离顺序的选择•A,B,C,D•C,D•A,B•A•B•C•D•A,B,C,D•A,B,C•A•B•C•D•B,C•A,B,C,D•A,B,C•A•B•C•D•A,B•(Ⅲ)•(Ⅳ)•(Ⅴ)•第5种方案按挥发度递增的顺序依次采出D、C、B、A，这种流程称之为反顺序流程。•由数学归纳法得出：•n=C-1•Z=[2(C-10)]!/[C!(C-1)!]•总结：若C---组分数，n---所需塔数z---可供选择的流程方案数•则有：•C•2•3•4•5•6•7•8•n•1•2•3•4•5•6•7•Z•1•2•5•14•42•132•429•Z急剧增加！！•如何来选择一个最佳方案？•综合考虑！！！•组织精馏顺序的考虑因素和最佳方案考虑因素做法最佳方案节省热量对液体进料轻组分逐塔汽化1节省冷量对汽体进料重组分逐塔冷凝5传热效果不凝气尽量先分出（不凝气在冷凝器冷凝溶液处出现滞留层，使冷凝传热系数大为下降，恶化传热效果）1，2操作影响并联操作可减少各塔的相互干扰3设备材料深冷材料尽量少1安全生产有腐蚀，易燃易爆馏分先分出设备大小进料中含量多的组分尽量先分出所指馏分为A，1，2所指馏分为B，1，3所指馏分为C，3，5所指馏分为D，4，5产品质量易聚合、易变质馏分在塔釜加热次数尽量少4，5确定分离顺序的经验法•经验法的优点：•不用对所有可能的分离顺序进行考察，在不作设计和设备费用估计情况下，很快选出好顺序。•普通塔经验法：•1、按相对挥发度递减顺序分离•2、α关≈1的难分组分最后分。•3、尽可能对分•（塔顶与塔釜采出相差不大）•4、分离要求高的组分最后分。•5、含量多的组分先分。•6、特殊组分先分•注意：•1、以上经验互相冲突，要综合考虑主要方面。•2、不须得到纯组分时，采用测线采出来减少塔数目