分离过程的节能优化与集成.ppt

* 表7-5 单位醋酸能耗与原料浓度关系 原料醋酸浓度 wt％ 醋酸的热量消耗，kJ/kg 共沸精馏 萃取-共沸精馏 加盐萃取-共沸精馏 70 6182.998 6463.987 60 9629.816 8895.31 7002.094 50 14455.19 8912.479 7693.886 40 21693.47 8938.861 9719.849 30 33752.93 8982.412 10768.84 21% 27% * 二、精馏与膜分离的集成 Integration of Distillation and Membrane Process * 1、精馏-渗透汽化 Distillation-Pervaporation 分离对象：共沸物或近沸物、且两组分含量接近。 Mixture Membrane benzene/cyclohexane 亲苯膜 dimethyl carbonate (DMC)/methanol 亲甲醇膜 ethanol/water 亲水膜 ethyl tert-butyl ether(ETBE)/ethanol 亲乙醇膜；亲水膜 isopropanol/water 亲水膜 methyl isobutyl ketone;MIBK/water 亲水膜 methyl tert-butyl ether(MTBE)/methanol 亲甲醇膜 * 例1：精馏-渗透蒸发集成分离MTBE-MeOH 醋酸纤维素膜 （卷式） 减少设备投资5-20%，降低蒸汽消耗量10-30%。 Air Products and Chemicals Inc., 1989 * 例2：精馏-渗透蒸发集成分离DMC-MeOH Item Azeotropic Distillation Distillation-Pervaporation Capital investment of plant 150.0 60.0 Utilities cost (water, electricity, vapor, etc.) 17.1 4.5 Cost of membranes 2.1 Cost of operation 17.1 6.6 表7-7 DMC/MeOH分离过程的比较（$10,000） Texaco Inc., USA * 例3：酯化反应-精馏-渗透蒸发集成 GFT Inc., Germany, 1991 * 2、精馏-蒸汽渗透 Distillation-Vapor Permeation 例：精馏-蒸汽渗透制取无水乙醇 * 7.4.3 膜催化分离过程 Reaction-Membrane Separation Coupled Process * 催化膜分离或催化膜反应器 把反应与膜分离结合在一起并在催化剂作用下的膜反应过程。 惰性膜反应器 催化膜反应器 分离作用 催化＋分离 * 催化膜反应器优点： ① 催化膜使反应平衡移动，提高反应转化率； ② 膜选择性地透过组分，提高反应的选择性； ③ 在较低温度和压力下进行膜反应，节约能耗； ④ 将反应产物分离及反应物净化等几个单元合并 成一个催化膜分离单元，节约投资。 酶膜反应器 无机膜反应器（脱氢、加氢或氧化反应） * 第七章小结 分离过程的最小功和热力学效率 最小分离功 Minimum Work of Separation 有效能 Availability 热力学效率 Thermodynamic Efficiency * 第七章小结 精馏的节能技术 多股进料和侧线采出 Multi-feed and side-stream 热泵精馏 Heat pump distillation 设置中间冷凝器和中间再沸器 Middle-condenser and Middle-reboiler 多效精馏 Multi-effect Distillation 热耦合精馏 Thermally Coupled Distillation * 第七章小结 分离流程的优化 分离方法的选择 Selection of Feasible Separation Operations 分离序列的确定 Determination of Separation Sequence 试探合成法 调优合成法 * 第七章小结 分离流程的集成 反应精馏