化工分离过程(第22讲)(6 分离过程的节能).ppt

化工分离过程 Chemical Separation Processes 第六章 分离过程的节能 第六章 分离过程的节能 能源是发展工业的必要物质条件，据报导化学工业是耗能较多的一个部门，我国化工能耗约占全国能源消耗总量的12.7%，折合标准煤为7848吨。若以每万元产值能耗平均值计，为全国万元产值能耗平均的2.3倍。而在化学工业中分离系统能耗更大，特别是精馏单元操作，且余热量也大。据英、美等国统计，精馏单元操作能耗约占全国能耗量的3%。 因此，要发展化学工业，开创化学工业的新局面，节能问题极为重要。确定具体混合物分离的最小能耗，了解影响能耗的因素，寻求接近此极限能耗的实际分离过程是很有意义的。 第六章 分离过程的节能 6.1 分离的最小功和热力学效率 6.1.1 等温分离的最小功 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 6.2 精馏的节能技术 6.3 分离顺序的选择 6.1 分离的最小功和热力学效率 因此，分离所需的最小功可通过假想的可逆过程计算。最小功的数值取决于要分离的混合物的组成、压力和温度以及分离所得产品的组成、压力和温度。 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 （1）分离的最小功表示的是分离过程能耗的最低限，在多数情况下，实现分离过程所需的能量是最小功的若干倍； （2）最小分离功的大小标志着分离的难易程度； （3）为了使实际分离过程更加经济，应设法使能耗尽量接近最小功； （4）分离过程最小功在设计方案的综合评价上很重要意义； （5）对于不同的分离问题在不同的条件下的分离功的计算关系式可以简化。 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.1 等温分离的最小功 6.1.2 非等温分离和有效能 当分离过程中进料温度与产品温度不同时，不能用自由焓的增量来计算最小功，而需要利用有效能计算最小功。对于稳定连续过程。热力学第一定律为： 6.1.2 非等温分离和有效能 6.1.2 非等温分离和有效能 ——有效能是温度、压力和组成的函数。 6.1.2 非等温分离和有效能 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 6.1.3 净功消耗和热力学效率 6.1.3 净功消耗和热力学效率 6.1.3 净功消耗和热力学效率 （1）若分离过程是可逆的，则其热力学效率为1.0。由于实际过程是不可逆过程，故必定是一个小于1.0的值。 （2）不同类型的分离过程，其热力学效率是各不相同的。对只有能量分离剂的过程：如精馏，结晶，部分汽化和冷凝等热力学效率较高；对有能量分离剂和质量分离剂的过程，如吸收，特殊精馏，吸附等低些；对速率控制的分离过程，如膜分离及电渗析等，其热力学效率更差。 （3）实际过程有许多极其复杂的因素会影响热力学效率，必须进行具体分析计算。 6.1.3 净功消耗和热力学效率 6.1.3 净功消耗和热力学效率 6.1.3 净功消耗和热力学效率 6.1.3 净功消耗和热力学效率 第六章 分离过程的节能 6.1 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 6.2.1 精馏过程的热力学不可逆性分析 6.2.1 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）向上蒸汽与向下液体进行传质过程时，两相浓度与平衡浓度的差异。 6.2.1 精馏过程的热力学不可逆性分析 6.2.1 精馏过程的热力学不可逆性分析 6.2.1 精馏过程的热力学不可逆性分析 6.2.1 精馏过程的热力学不可逆性分析 6.2.1 精馏过程的热力学不可逆性分析 6.2.2 多效精馏 6.2.2 多效精馏 利用高压塔的塔顶物流作为低压塔塔低的热源，