精馏的节能技术.pptVIP

??? 分离过程的节能 简单分离顺序的合成 一、分离顺序 就这些顺序中的分割数来说，有些是重复的。例如4组分分离，5种顺序，每种需要3个塔，5种共需要15个塔，而从图中可以看出的确有重复的分割，象(a)、(c)中都有CD的分割；(b)、(d)中都有BC的分割等。所以实际独立的分割数只有10个。对于c个组分的进料而言，独立的分割数为： 以上是就一种分离方法而言，若要考虑一种以上的分离方法（例如：萃取、吸收、萃取蒸馏等），则上述问题将大为复杂。其总顺序数为： 式中，T—所考虑的不同分离方法数。 如果再考虑采用质量分离剂MSA而引起的回收、循环利用等，其总顺序数将更多。 经验法是对具体问题进行定性分析而确定分离顺序的方法。该方法可省去对所有可能的顺序进行考察，即排除一些经验上认为不可取的顺序，这对于不作设计和经费估算的情况比较方便适用。 二、确定分离顺序的经验法 * * 分离过程是化工过程中耗能很大的操作。所有的分离过程都需要以热和（或）功的形式加入能量，其能量费用超过设备的折旧费。因此，有必要确定实现一个分离操作所需的理论最小能量，以寻求接近此极限的实际过程或者减小使用昂贵能量的实际过程。 由热力学第二定律可以知道，完成同一变化的任何可逆过程所需的功均相等。 而实际过程所需的功一定大于可逆过程时的值。 对任一分离过程，达到一定分离目的所需的最小功总可以通过一个假想的可逆过程计算出来。 最小功的数值决定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。 第一节?分离的最小功 分离的最小功表示了分离过程耗能的最低限。 最小功的大小标志着物质分离的难易程度。 大多数情况下，实际分离过程所需能量是最小功的若干倍。应设法使实际分离过程的能耗尽量接近最小功。 分离过程所需最小功是由原料和产物的组成、温度和压力所决定的。要提高热力学效率只能采取措施降低过程的净功消耗，使过程尽量接近可逆过程。 精馏过程热力学不可逆性主要由以下原因引起： （1） 通过一定压力梯度的动量传递； （2） 通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合； （3） 通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合。 第二节 精馏的节能技术 对板式精馏塔而言，为降低压力降，可减低汽速、降低每块塔板上的液位高度。但是，减低汽速意味着在生产能力相同的情况下需增大塔径，即增加设备投资。降低塔板上的液位高度将使塔板效率降低。所以必须根据各种影响因素选择合适的塔径和液层高度。 要使精馏过程的净功消耗降低，可以降低流体流动过程产生的压力降，减小传热过程的温度差，减小传质过程的两相浓度与平衡浓度的差别。 精馏过程净功消耗的降低： 在精馏过程中，再沸器和冷凝器分别以一定的温差加入和移走热量。若使传热温差减小，则传热面积就需增大，这也会使投资增加，因此要选用高效换热器及改进操作方式。 若冷凝器冷却水温度过低，净功消耗必定增加，故冷凝器中热量的回收利用也是精馏过程降低净功消耗的一个重要方面。 进出每块塔板的气液相在组成与温度上的相互不平衡，是使精馏过程热力学效率下降的重要因素。要降低净功消耗就必须减小各板传热和传质的推动力，即可以尽量使操作线与相平衡线相接近。 最小回流比下操作所需的净功要小于较大回流比下的数值。但即使在最小回流比下操作，除了在进料板附近，其它各板仍有较大的传热和传质推动力。 可逆精馏：使操作线与相平衡线完全重合，此时热力学效率最大，即所谓“可逆精馏”。要达到这种情况，需要无限多个平衡级和无限多个中间再沸器及冷凝器。而实际上是不可能采用“可逆精馏”的，它只代表一个极限情况。 多效精馏 多效精馏的基本方式如图： 采用两效或多效精馏是充分利用能级的一个方法。不论采用哪种方式，其精馏操作所需的热量与单塔精馏相比较，都可以减少30~40%。 塔压、液体及蒸汽流动组合方式的确定与分离物系的相对挥发度、进料中低沸点组分和高沸点组分的相对比例、进料热状态以及热源蒸汽压力和冷却介质的温度等有关。 例题：一种分离甲醇-水体系的逆流双效精馏流程。在该流程中，只向低压塔进料，把低压塔釜液作为高压塔的进料，高压塔釜排放废水。采用蒸汽和液体逆流方式的双效精馏工艺，根据物料衡算，低压塔塔釜约含一半甲醇，因此低压塔塔釜温度比基本上是水时低。所以作为低压塔加热源的高压塔塔顶蒸汽温度就可以降低，高压塔可以在比较低的压力下操作。计算的结果：由单效改为双效可节约热量35%。 对于组分沸点差较小的低温精馏系统，热泵流程是一种有效的提高热力学效率的手段。 热泵的原理：使用膨胀阀和压缩机来改变冷凝和（或）沸腾温度，使冷凝器中放出的热量用作再沸器中加热所需的热量。当冷凝器和再沸器不相匹配时，可用辅助冷凝器和再沸器。 低温精馏的热泵 常用的三种