化工分离工程061.ppt

第六章 分离过程的节能 第六章 分离过程的节能 第一节 分离的最小功和热力学效率 第二节 精馏的节能技术 第三节 分离顺序的选择 第一节 分离的最小功和热力学效率 6.1.1 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 6.1.3净功消耗和热力学效率 第二节 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 第三节 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 二、确定分离顺序的经验法 返回 返回 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—13 SRV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 返回 返回 返回 返回 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。 AB A B 二元： 一个塔， 一种方案 三元： ABC AB C A B ABC A BC B C 二个塔， 二种方案 四元： 顺序流程 三个塔，五种方案 ABCD A BCD B C CD D 按相对挥发度递减采出 ABCD A ABC B C AB D 按相对挥发度递增采出 A ABCD ABC B C BC D ABCD A BCD B C D BC A ABCD AB B C CD D 按相对挥发度交错采出的逆序流程 * * 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。 返回 返回 连续稳定分离系统： 进出系统物流变量： n，zi，H，S（熵），Q 系统对环境作功： W ） （ 9 6 - 物 一、分离理想气体混合 ) 8 6 ( - 二、分离低压下液体混合物 例6-1； 例6-2 传热速率： ◆ ◆ ◆ 返回 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 0 T 熵平衡： 非等温不可逆过程） 分离 净 ( B W D - \ 分离过程有效能变化 ） 产生 （ 分离 净 非等温可逆过程： 0 = D D = - S B W 式（6-20），（6-22）中： 返回 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 QC QR TC TR ）为： （ 25 6 - ) 26 6 ( 0 1 1 0 - - = - ） （ 净 R C T T QT W 非等温可逆过程为1。 例6-3 设环境温度T0=294K，计算： 1. 再沸器负荷（冷凝器负荷给定） 2. 有效能变化 3. 净功消耗 4. 热力学效率 解：计算机准：1小时 1. 由图解得：D=159.21kmol/h W=112.95kmol/h F=272.16kmol/h 全塔热量衡算：QR14kJ/h T0=294K QR14kJ/h QCJ/h 习题： P202 3题 3题 返回 返回 逆过程 即：使过程尽量接近可 ） 分离 净 （非等温可逆过程： B W D = - ● ● 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 ↓