第六章 分離過(guò)程及設(shè)備的效率與節(jié)能綜合

1、掌握掌握第六章第六章 主要內(nèi)容主要內(nèi)容6.26.2分離過(guò)程的最小分離功分離過(guò)程的最小分離功6.36.3分離過(guò)程的節(jié)能分離過(guò)程的節(jié)能6.46.4分離過(guò)程系統(tǒng)合成分離過(guò)程系統(tǒng)合成本章小結(jié)本章小結(jié)本章要求本章要求重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握掌握掌握6.16.1氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率了解了解v（1 1）氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率）氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率v1）理解、識(shí)記氣液傳質(zhì)設(shè)備級(jí)效率的各種）理解、識(shí)記氣液傳質(zhì)設(shè)備級(jí)效率的各種定義。定義。v2）掌握影響級(jí)效率的因素和塔板上流動(dòng)液）掌握影響級(jí)效率的因素和塔板上流動(dòng)液相的三種混和類型。相的三種混和類型。v3）掌握級(jí)效率計(jì)算方法中的機(jī)理模型方法）掌握級(jí)效率計(jì)算方法中的

2、機(jī)理模型方法。v（2 2）分離過(guò)程的最小分離功）分離過(guò)程的最小分離功v1）理解分離過(guò)程的最小分離功定義）理解分離過(guò)程的最小分離功定義v2）掌握多組分混合物的最小分離功、凈功）掌握多組分混合物的最小分離功、凈功消耗、熱力學(xué)效率計(jì)算消耗、熱力學(xué)效率計(jì)算本章要求本章要求v（3 3）分離過(guò)程的節(jié)能）分離過(guò)程的節(jié)能v1）理解分離過(guò)程熱力學(xué)分析；）理解分離過(guò)程熱力學(xué)分析；v2）掌握節(jié)能的主要途徑；）掌握節(jié)能的主要途徑；v3）識(shí)記有關(guān)分離操作的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)規(guī)則）識(shí)記有關(guān)分離操作的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)規(guī)則v（4 4）分離過(guò)程系統(tǒng)合成）分離過(guò)程系統(tǒng)合成v1）理解離順序數(shù)定義及計(jì)算公式；）理解離順序數(shù)定義及計(jì)算公式；v2）掌握分

3、離過(guò)程系統(tǒng)合成三種方法。）掌握分離過(guò)程系統(tǒng)合成三種方法。v3）掌握有序試探法中的四大規(guī)則。）掌握有序試探法中的四大規(guī)則。本章要求本章要求6-1氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率一、一、級(jí)效率的定義和影響因素級(jí)效率的定義和影響因素二、二、 級(jí)效率的計(jì)算方法級(jí)效率的計(jì)算方法 三、三、氣液傳質(zhì)設(shè)備的選擇氣液傳質(zhì)設(shè)備的選擇了解了解了解了解了解了解6-1氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率為確定傳質(zhì)設(shè)備的高度，可通過(guò)多級(jí)平衡為確定傳質(zhì)設(shè)備的高度，可通過(guò)多級(jí)平衡過(guò)程的計(jì)算，決定完成一定分離任務(wù)所需的過(guò)程的計(jì)算，決定完成一定分離任務(wù)所需的理論級(jí)數(shù)理論級(jí)數(shù)將其他因素的影

4、響歸于傳質(zhì)分離的將其他因素的影響歸于傳質(zhì)分離的級(jí)效率級(jí)效率板式塔板式塔:一種塔內(nèi)濃度為一種塔內(nèi)濃度為不連續(xù)不連續(xù)變化的逐板變化的逐板接觸型設(shè)備，每一塔板就是一個(gè)傳質(zhì)交換級(jí)接觸型設(shè)備，每一塔板就是一個(gè)傳質(zhì)交換級(jí)，并構(gòu)成多級(jí)平衡過(guò)程的一個(gè)單元，并構(gòu)成多級(jí)平衡過(guò)程的一個(gè)單元傳質(zhì)交換的兩流體在一塊塔板上接觸后并傳質(zhì)交換的兩流體在一塊塔板上接觸后并不可能達(dá)到理論上的平衡狀態(tài)，不可能達(dá)到理論上的平衡狀態(tài)，為表示板式為表示板式塔傳質(zhì)效率的大小，常用板效率塔傳質(zhì)效率的大小，常用板效率6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率6-1分離設(shè)備的級(jí)效率分離設(shè)備的級(jí)效率 填料塔填料塔: 一種塔內(nèi)濃度為一種塔內(nèi)濃度為連續(xù)變

5、化連續(xù)變化的微分接觸的微分接觸型設(shè)備型設(shè)備用相當(dāng)于一個(gè)傳質(zhì)單元的高度，或一用相當(dāng)于一個(gè)傳質(zhì)單元的高度，或一個(gè)理論級(jí)的填料高度來(lái)表示填料塔的傳個(gè)理論級(jí)的填料高度來(lái)表示填料塔的傳質(zhì)效率，稱之為傳質(zhì)單元高度或理論板質(zhì)效率，稱之為傳質(zhì)單元高度或理論板當(dāng)量高度當(dāng)量高度討論傳質(zhì)分離的級(jí)效率，就是討論影討論傳質(zhì)分離的級(jí)效率，就是討論影響板式塔的板效率和填料塔的傳質(zhì)單元響板式塔的板效率和填料塔的傳質(zhì)單元高度或理論板當(dāng)量高度的各個(gè)因素及其高度或理論板當(dāng)量高度的各個(gè)因素及其計(jì)算方法計(jì)算方法 6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率塔型塔型板式塔板式塔填料塔填料塔條形條形方形方形圓形圓形泡罩塔泡罩塔篩板塔篩板塔浮閥浮

6、閥6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率浮舌浮舌塔板結(jié)構(gòu)塔板結(jié)構(gòu)填料塔結(jié)構(gòu)填料塔結(jié)構(gòu)篩板篩板泡罩泡罩填料類型填料類型填料支撐填料支撐液體分液體分布裝置布裝置液體再液體再分布裝置分布裝置一、級(jí)效率的定義和影響因素一、級(jí)效率的定義和影響因素Defination and influencing factors of stage efficiency 實(shí)際板和理論板的差異實(shí)際板和理論板的差異6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率理論板（級(jí)）理論板（級(jí)）實(shí)際板（級(jí)）實(shí)際板（級(jí)）iiiixKyy*)(*iiyyV汽液兩相完全混合，板上汽液兩相完全混合，板上濃度均一，等于離開(kāi)該板濃度均一，等于離開(kāi)該板溢流液

7、的濃度溢流液的濃度 離開(kāi)板的汽液相濃度達(dá)到離開(kāi)板的汽液相濃度達(dá)到平衡：平衡：傳質(zhì)量：傳質(zhì)量：均勻流動(dòng)，各點(diǎn)停留時(shí)間均勻流動(dòng)，各點(diǎn)停留時(shí)間相同相同無(wú)霧沫夾帶、漏液和液相無(wú)霧沫夾帶、漏液和液相夾帶汽相現(xiàn)象等夾帶汽相現(xiàn)象等板上液相濃度徑向分布，液板上液相濃度徑向分布，液體入口處濃度高，進(jìn)入的汽體入口處濃度高，進(jìn)入的汽相各點(diǎn)濃度不相同相各點(diǎn)濃度不相同達(dá)到平衡要無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到平衡要無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間影響因素：平衡關(guān)系、塔板影響因素：平衡關(guān)系、塔板 結(jié)構(gòu)，流動(dòng)情況、物性結(jié)構(gòu)，流動(dòng)情況、物性不均勻流動(dòng)，各點(diǎn)停留時(shí)間不均勻流動(dòng)，各點(diǎn)停留時(shí)間有明顯差異有明顯差異霧沫夾帶、漏液和液相夾帶霧沫夾帶、漏液和液相夾帶汽相現(xiàn)象等

8、汽相現(xiàn)象等級(jí)效率的定義級(jí)效率的定義 1）全塔效率）全塔效率 實(shí)理NNET2）Murphree板效率板效率（干板效率）（干板效率） 1*1,jjjjmViyyyyE6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率 y*i,j 也可液相濃度計(jì)算也可液相濃度計(jì)算且不同組分計(jì)算結(jié)果且不同組分計(jì)算結(jié)果不同（二元除外）不同（二元除外）但但mLiE,mVimLiEE,級(jí)效率的定義級(jí)效率的定義3）點(diǎn)效率）點(diǎn)效率 1*1jjOGyyyyE4）理論板當(dāng)量高度（）理論板當(dāng)量高度（HETP） 相當(dāng)于一個(gè)理論板的分離程度所相當(dāng)于一個(gè)理論板的分離程度所需的填料層高度需的填料層高度 HETPNZT6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率

9、率級(jí)效率的定義級(jí)效率的定義5）傳質(zhì)單元高度）傳質(zhì)單元高度 OGOGNHZ OLOLNHZ NOG和和NOL分別為氣相和液相總傳質(zhì)單元數(shù)分別為氣相和液相總傳質(zhì)單元數(shù) bayyOGyydyN*HOG和和HOL分別為氣相和液相的總傳質(zhì)單元的分別為氣相和液相的總傳質(zhì)單元的填料層高度填料層高度 akVHGmOGakLHLmOLkG，kL為氣相、液相總傳質(zhì)系數(shù)為氣相、液相總傳質(zhì)系數(shù)a為填料的有效表面積為填料的有效表面積 6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率影響級(jí)效率的因素影響級(jí)效率的因素 1）點(diǎn)效率與傳質(zhì)間的關(guān)系）點(diǎn)效率與傳質(zhì)間的關(guān)系 6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率影響級(jí)效率的因素影響級(jí)效率的因

10、素 1）點(diǎn)效率與傳質(zhì)間的關(guān)系）點(diǎn)效率與傳質(zhì)間的關(guān)系 ANNNLGOG111點(diǎn)效率點(diǎn)效率 OGNOGeE1LGNN ,，P189（6-10） （6-11）式可經(jīng)驗(yàn)求式可經(jīng)驗(yàn)求6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率1）點(diǎn)效率與傳質(zhì)間的關(guān)系）點(diǎn)效率與傳質(zhì)間的關(guān)系美國(guó)化工學(xué)會(huì)美國(guó)化工學(xué)會(huì)（AIChE）對(duì)泡罩塔和篩對(duì)泡罩塔和篩板塔提出了下列經(jīng)驗(yàn)式：板塔提出了下列經(jīng)驗(yàn)式： 2/1)/()(84.1042377. 2567. 4776. 0CfvWGSlLFhN)(GuF)/(GGGCDSLLLtFDN)15. 0213. 0()10127. 4(2/18fvCLlLlZt/FlLhZfvWC0135. 0

11、)(454. 219. 00419. 06.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率2）液體混合情況對(duì)板效率的影響液體混合情況對(duì)板效率的影響 板上液體板上液體完全混合完全混合 OGmvEE液相液相完全不混合完全不混合 活塞流活塞流 OGmvEE1AEmvOGeAE6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率當(dāng)當(dāng)NOG一定時(shí)，液體混合一定時(shí)，液體混合作用減弱，使作用減弱，使EmV增大，增大，且且A越小，越小，EmV越大越大2 2、液體混合情況對(duì)板效率的影響、液體混合情況對(duì)板效率的影響液體液體部分混合部分混合混合程度介混合程度介于活塞流和于活塞流和完全混合之完全混合之間，常稱為間，常稱為存在返混存在返混 6.

12、1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率2 2、液體混合情況對(duì)板效率的影響、液體混合情況對(duì)板效率的影響v完全混合級(jí)效率等于點(diǎn)效率完全混合級(jí)效率等于點(diǎn)效率v液相縱向不完全混合，使液相縱向不完全混合，使EmV/EOG對(duì)對(duì)級(jí)效率起明顯有利的影響級(jí)效率起明顯有利的影響v不均勻流動(dòng)，環(huán)流會(huì)產(chǎn)生不利影響，不均勻流動(dòng)，環(huán)流會(huì)產(chǎn)生不利影響，液相橫向混合，能削弱這種影響，使液相橫向混合，能削弱這種影響，使EmV/EOGv隨塔徑增大，縱向不完全混合性的有隨塔徑增大，縱向不完全混合性的有利影響下降，不均勻流動(dòng)趨于嚴(yán)重利影響下降，不均勻流動(dòng)趨于嚴(yán)重6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率液體液體部分混合部分混合0PePe1

13、1/ )(1)(1)(eeePOGmVPePPeEEeLEetDlP2wfvGEhlLuD18. 0)(68. 30171. 000378. 0)(5 . 0 1)41(22/1eOGePEP完全混合完全混合 完全不混合完全不混合 6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率液體液體部分混合部分混合6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率3）霧沫夾帶霧沫夾帶 兩個(gè)相在傳質(zhì)交換后的分離，對(duì)塔設(shè)兩個(gè)相在傳質(zhì)交換后的分離，對(duì)塔設(shè)備就是氣速較高時(shí)造成的備就是氣速較高時(shí)造成的霧沫夾帶霧沫夾帶 影響：影響：使重組分含量高的液體進(jìn)入上使重組分含量高的液體進(jìn)入上層塔板，輕組分濃度下降層塔板，輕組分濃度下降濕板效率濕板

14、效率 e：?jiǎn)挝灰后w流率的霧沫夾帶量，對(duì)不同：?jiǎn)挝灰后w流率的霧沫夾帶量，對(duì)不同的塔型，可用經(jīng)驗(yàn)式估算的塔型，可用經(jīng)驗(yàn)式估算e )1 (1eeEEEmVmVa6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率EaEmV3）霧沫夾帶霧沫夾帶GLGFvuK6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率3）霧沫夾帶霧沫夾帶Fuu /泛點(diǎn)百分率泛點(diǎn)百分率 求得求得 由由 vKFu6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率4）物性的影響物性的影響 液相粘度，粘度高，兩相接觸差，同液相粘度，粘度高，兩相接觸差，同時(shí)液相擴(kuò)散系數(shù)變小，故效率低時(shí)液相擴(kuò)散系數(shù)變小，故效率低 相對(duì)揮發(fā)度，大則相當(dāng)于汽相溶解度相對(duì)揮發(fā)度，大則相當(dāng)于汽相溶解度

15、低，低，Ki小，液相阻力大，效率低小，液相阻力大，效率低表面張力梯度表面張力梯度 a.正系統(tǒng)正系統(tǒng) 重輕01dxd泡沫狀態(tài)下操作泡沫狀態(tài)下操作 b.負(fù)系統(tǒng)負(fù)系統(tǒng) 重輕01dxd噴射狀態(tài)下操作噴射狀態(tài)下操作 c.中性系統(tǒng)中性系統(tǒng) 重輕01dxd6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率二、二、 級(jí)效率的計(jì)算方法級(jí)效率的計(jì)算方法Calculation of stage efficiency1、經(jīng)驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)法1）奧康奈爾（）奧康奈爾（OConnell）關(guān)系曲線）關(guān)系曲線 6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率二、二、 級(jí)效率的計(jì)算方法級(jí)效率的計(jì)算方法Calculation of stage effici

16、ency1）奧康奈爾（）奧康奈爾（OConnell）關(guān)系曲線）關(guān)系曲線 245. 0)(49. 0LTE468. 0ln164. 0 xET443. 0ln0687. 0 xET1x1xiLixxL：全塔平均溫度下進(jìn)料的粘度：全塔平均溫度下進(jìn)料的粘度 ：相對(duì)揮發(fā)度：相對(duì)揮發(fā)度 6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率2）Van Winkle關(guān)系式關(guān)系式 08. 025. 014. 007. 0ecgmvRSDE表面張力準(zhǔn)數(shù)：表面張力準(zhǔn)數(shù)： vLLgUD液體液體Schmidi準(zhǔn)數(shù)：準(zhǔn)數(shù)： LKLLcDSReynolds準(zhǔn)數(shù)：準(zhǔn)數(shù)： ALvvweFUhR6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率3）HE

17、TP6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率3）HETP亂堆填料亂堆填料 HETP=0.45-0.6米米鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)，25mm，HETP=0.3m； 38mm，HETP=0.45m； 50mm，HETP=0.6m。規(guī)整填料規(guī)整填料 金屬絲網(wǎng)波紋填料：金屬絲網(wǎng)波紋填料：CY型，型， HETP=0.125-0.166m； BX型，型，HETP=0.2-0.25m。 麥勒派克填料，麥勒派克填料，HETP=0.25-0.33m 6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率2、機(jī)理模型機(jī)理模型 1） 用（用（6-10，11）式計(jì)算出板上的氣相傳質(zhì)單）式計(jì)算出板上的氣相傳質(zhì)單元數(shù)元數(shù)NG和液相傳質(zhì)單元數(shù)和液相傳質(zhì)

18、單元數(shù)NL。2） 用（用（6-9）式求出氣相總傳質(zhì)單元數(shù)）式求出氣相總傳質(zhì)單元數(shù) NOG3）用（）用（6-8）式求出點(diǎn)效率）式求出點(diǎn)效率EOG 4）計(jì)算板上液相返混程度）計(jì)算板上液相返混程度Pe5）查圖）查圖6-5或（或（6-16）計(jì)算得）計(jì)算得EMV/EOG，并得干板并得干板效率效率 EMV6）從圖）從圖6-6，7求霧沫夾帶量并按式（求霧沫夾帶量并按式（6-19）求）求Eav特點(diǎn)：特點(diǎn)：預(yù)測(cè)放大塔徑后的板效率預(yù)測(cè)放大塔徑后的板效率v 計(jì)算繁復(fù)計(jì)算繁復(fù)6.1分分離離設(shè)設(shè)備備的的級(jí)級(jí)效效率率分離過(guò)程的最小分離功分離過(guò)程的最小分離功 6.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功一、一、分離的最小

19、功分離的最小功二、二、非等溫分離和有效能非等溫分離和有效能（Exergy） 三、三、凈功和熱力學(xué)效率凈功和熱力學(xué)效率 了解了解掌握掌握掌握掌握 分離過(guò)程為什么要節(jié)能？分離過(guò)程為什么要節(jié)能？ 什么是分離過(guò)程的最小功？什么是分離過(guò)程的最小功？ 分離過(guò)程的特征？分離過(guò)程的特征？ 分離過(guò)程的最小分離功分離過(guò)程的最小分離功 6.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功一、一、分離的最小功分離的最小功Minimum word of separation v（1）定義）定義 當(dāng)分離過(guò)程當(dāng)分離過(guò)程完全可逆完全可逆時(shí)，分離消耗的功時(shí)，分離消耗的功 完全可逆完全可逆 體系內(nèi)所有的變化過(guò)程必須是可逆的體系內(nèi)所有的

20、變化過(guò)程必須是可逆的 體系只與溫度為體系只與溫度為T0（絕對(duì)溫度）的環(huán)（絕對(duì)溫度）的環(huán)境進(jìn)行可逆的熱交換境進(jìn)行可逆的熱交換 min0WHSTWid6.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功（1）定義定義進(jìn)出進(jìn)出)(0minjjkkjjkkSnSnTHnHnSTHWTSHGiiiiZGZG)ln(ln00iiiiffRTconstT 物質(zhì)分離的難易程度，取決于待分離混合物和物質(zhì)分離的難易程度，取決于待分離混合物和分離所得產(chǎn)物的組成（分離所得產(chǎn)物的組成（xi，yi） 、溫度和壓力、溫度和壓力6.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功（2）分離理想氣體的混合物分離理想氣體的混合物 理想氣體混

21、合物理想氣體混合物 iiyz pyfii由混合物分離成純組分由混合物分離成純組分1,kiy0ln,kiyiFiFFTyyRTnWlnmin,6.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功（3）分離低壓的液體混合物 iiiixpf0iixz 分離成純組分時(shí)所需最小功分離成純組分時(shí)所需最小功 iFiFiFFTxxnRTWlnmin,6.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功二、非等溫分離和有效能二、非等溫分離和有效能（Exergy） 若分離過(guò)程的產(chǎn)品溫度與原料溫度不同若分離過(guò)程的產(chǎn)品溫度與原料溫度不同時(shí)，分離過(guò)程所需的最小功，按物系在時(shí)，分離過(guò)程所需的最小功，按物系在分離過(guò)程中的有效能的增量變

22、化來(lái)表示分離過(guò)程中的有效能的增量變化來(lái)表示 )()(000SSTHHWBR)()(12012SSTHHBiFTTpiiFdTcyHiFTTFiFipiiFpypRdTTcyS)ln(6.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功三、三、凈功和熱力學(xué)效率凈功和熱力學(xué)效率 凈功凈功（Net work consumption ）出入凈WWW)(0HHHTTTQW凈)(0LLLTTTQ)11(0HLTTQTW凈6.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功熱力學(xué)效率熱力學(xué)效率 Thermodynamic efficiency 凈分離凈WBWWmin若分離過(guò)程是完全可逆的，熱力學(xué)效率為若分離過(guò)程是完全可

23、逆的，熱力學(xué)效率為1.0實(shí)際過(guò)程為不可逆過(guò)程，故必定小于實(shí)際過(guò)程為不可逆過(guò)程，故必定小于1.0例題例題6-26.2分分離離過(guò)過(guò)程程的的最最小小分分離離功功v典型化工產(chǎn)品精餾比能耗典型化工產(chǎn)品精餾比能耗組分組分比能耗比能耗kJkg-1組分組分比能耗比能耗kJkg-1原油精餾原油精餾乙烯和丙烯乙烯和丙烯丁二烯丁二烯乙二醇乙二醇乙醇乙醇448.93528.57329.26501.220952.6醋酸醋酸丙酮丙酮甘油甘油鄰二甲苯鄰二甲苯氧和氮氧和氮6710.55052.134587.614000.2367.5 精餾過(guò)程的不可逆性精餾過(guò)程的不可逆性 1）流體流動(dòng)）流體流動(dòng) 流體流動(dòng)時(shí)有壓力降，當(dāng)塔板數(shù)較

24、流體流動(dòng)時(shí)有壓力降，當(dāng)塔板數(shù)較多時(shí)，壓力降也要加大，同時(shí)塔頂多時(shí)，壓力降也要加大，同時(shí)塔頂釜的溫差也會(huì)加大，亦即釜的溫差也會(huì)加大，亦即W凈凈增大增大 措施：措施：增大塔徑，降低板面液層厚增大塔徑，降低板面液層厚度度 , 改變板式塔為高效低壓降填料改變板式塔為高效低壓降填料塔塔 2）傳熱傳熱 一定溫度梯度的熱量傳遞一定溫度梯度的熱量傳遞 因溫差傳熱過(guò)程而引起的有效能損失為因溫差傳熱過(guò)程而引起的有效能損失為 )(0LHLHTTTTQTD措施：措施：使傳熱溫差減小，則傳熱面積需增大使傳熱溫差減小，則傳熱面積需增大 可換用高效換熱器或改進(jìn)操作方式，如熱可換用高效換熱器或改進(jìn)操作方式，如熱虹吸式再沸器或

25、特制循環(huán)式塔換熱器虹吸式再沸器或特制循環(huán)式塔換熱器 不同溫度物流的直接混合不同溫度物流的直接混合 3）傳質(zhì)）傳質(zhì) 通過(guò)一定濃度梯度的質(zhì)量傳遞或不同化通過(guò)一定濃度梯度的質(zhì)量傳遞或不同化學(xué)位物流的直接混合學(xué)位物流的直接混合 即上升蒸汽與下流液體進(jìn)行傳質(zhì)過(guò)程時(shí)即上升蒸汽與下流液體進(jìn)行傳質(zhì)過(guò)程時(shí)，兩相濃度與平衡濃度的差別，兩相濃度與平衡濃度的差別 化學(xué)位是傳質(zhì)的推動(dòng)力，正是由于兩相化學(xué)位是傳質(zhì)的推動(dòng)力，正是由于兩相間的化學(xué)位有差異，導(dǎo)致傳質(zhì)過(guò)程發(fā)生間的化學(xué)位有差異，導(dǎo)致傳質(zhì)過(guò)程發(fā)生有效能的損失有效能的損失 節(jié)省精餾過(guò)程能耗的一些措施節(jié)省精餾過(guò)程能耗的一些措施 1）有效能的充分回收及利用）有效能的充分回

26、收及利用 采用加強(qiáng)設(shè)備的保溫以及回收利用物采用加強(qiáng)設(shè)備的保溫以及回收利用物流的部分顯熱或潛熱等措施流的部分顯熱或潛熱等措施 2）減少過(guò)程的凈耗功）減少過(guò)程的凈耗功 采用改變分離過(guò)程操作條件的方法來(lái)采用改變分離過(guò)程操作條件的方法來(lái)減少過(guò)程的凈耗功，如嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)減少過(guò)程的凈耗功，如嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)富裕度，選定最佳回流比促使設(shè)備投富裕度，選定最佳回流比促使設(shè)備投資費(fèi)與操作費(fèi)降為最少資費(fèi)與操作費(fèi)降為最少 3）減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（）減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（ ） 從二元系的圖中可從二元系的圖中可看出，若將操作線看出，若將操作線向平衡線靠近，即向平衡線靠近，即能減少傳質(zhì)推動(dòng)力能減少傳質(zhì)推動(dòng)力，從而減少

27、了精餾，從而減少了精餾過(guò)程的不可逆程度過(guò)程的不可逆程度，降低凈功耗，降低凈功耗v為此采用中間冷凝為此采用中間冷凝及中間再沸手段及中間再沸手段 y3）減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（）減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（ ） y3）減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（）減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（ ） y4）多效精餾多效精餾(Multiple Effect Distillation) 利用若干壓力不同的精餾塔，按壓力高低順利用若干壓力不同的精餾塔，按壓力高低順序進(jìn)行組合，使相鄰兩塔之間將高壓塔頂?shù)男蜻M(jìn)行組合，使相鄰兩塔之間將高壓塔頂?shù)恼羝鳛榈蛪核數(shù)脑俜衅鞯念A(yù)熱介質(zhì)蒸汽作為低壓塔頂?shù)脑俜衅鞯念A(yù)熱介質(zhì) 多效精餾比單效精餾可

28、節(jié)省多效精餾比單效精餾可節(jié)省加熱蒸汽的加熱蒸汽的30%-50%4 4）多效精餾）多效精餾5 5）熱泵精餾）熱泵精餾(Heat pump Distillation) v將溫度較低將溫度較低的塔頂蒸汽的塔頂蒸汽經(jīng)壓縮后作經(jīng)壓縮后作為塔底再沸為塔底再沸器的熱源器的熱源v消耗一定量消耗一定量的機(jī)械功來(lái)的機(jī)械功來(lái)提高低溫蒸提高低溫蒸汽的能位而汽的能位而加以利用加以利用 1234 一、一、多組分精餾分離流程方案數(shù)多組分精餾分離流程方案數(shù)Program numbers of Multicomponent distillation separation flows二、二、安排分離流程的一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則安排分離流程

29、的一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則Empirical regulations of arranging separation flows v湖南與江蘇兩廠能耗對(duì)比結(jié)果湖南與江蘇兩廠能耗對(duì)比結(jié)果廠地廠地產(chǎn)品純度產(chǎn)品純度塔塔數(shù)數(shù)合計(jì)合計(jì)總塔總塔高高m熱耗熱耗MJt-1冷耗冷耗MJt-1蒸汽蒸汽消耗消耗tt-1鄰氯鄰氯甲苯甲苯對(duì)氯對(duì)氯甲苯甲苯湖南湖南江蘇江蘇97% 97%97% 98%53134.893.452016465562225464709.5733.171 v一、一、多組分精餾分離流程方案數(shù)多組分精餾分離流程方案數(shù)v1）簡(jiǎn)單精餾塔分離，簡(jiǎn)單）簡(jiǎn)單精餾塔分離，簡(jiǎn)單-清晰的分割清晰的分割v 只用簡(jiǎn)單塔將有只用簡(jiǎn)單塔

30、將有c個(gè)組分所組成溶液分個(gè)組分所組成溶液分離成離成c個(gè)產(chǎn)品時(shí)，需要個(gè)產(chǎn)品時(shí)，需要c-1個(gè)塔個(gè)塔 )!1( !)!1(211cccSSScjjcjc若為若為5組分，則組分，則Sc=14若為若為10組分，組分，Sc=4862 2）多方法分離情況多方法分離情況 v若考慮復(fù)雜塔或特殊精餾以及應(yīng)用吸若考慮復(fù)雜塔或特殊精餾以及應(yīng)用吸收，其總順序?yàn)槭?，其總順序?yàn)?ccSTS1T為所考慮的不同分離方法數(shù)為所考慮的不同分離方法數(shù) 134143143415S3）多組分分離序列多組分分離序列 3）多組分分離序列多組分分離序列 3 3）多組分分離序列）多組分分離序列 3）多組分分離序列多組分分離序列 二、二、安排分離

31、流程的一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則安排分離流程的一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則 1）首選分離方法為能量分離劑的方法）首選分離方法為能量分離劑的方法（如普通精餾）如普通精餾）v其次選用是使用物質(zhì)分離劑的方法（其次選用是使用物質(zhì)分離劑的方法（如吸收，液液萃取和特殊精餾）。如吸收，液液萃取和特殊精餾）。v關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度小于關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度小于1.05時(shí)，普時(shí)，普通精餾在經(jīng)濟(jì)上不合算通精餾在經(jīng)濟(jì)上不合算 2）易分離的組分先分）易分離的組分先分 2 . 0,25. 0BAxx3 . 0,25. 0DCxx5 . 3, 3 . 1, 5 . 2CDBCAB3 3）易揮發(fā)組分先分（直接分離序列）易揮發(fā)組分先分（直接分離序列） 4

32、. 2, 3 . 2, 5 . 2CDBCABciiiDimDxV14）盡可能對(duì)分）盡可能對(duì)分（料液的等摩爾分割）（料液的等摩爾分割） 55. 0, 1 . 0DCxx1 . 0,25. 0BAxx5）量多的組分先分量多的組分先分 6）分離要求高和最困難分離的組分后分）分離要求高和最困難分離的組分后分7）有特殊組分的要先分）有特殊組分的要先分注意：注意：v同時(shí)滿足（或近似滿足）幾條規(guī)則的同時(shí)滿足（或近似滿足）幾條規(guī)則的序列應(yīng)予優(yōu)先考慮；序列應(yīng)予優(yōu)先考慮；v同時(shí)考慮用不同試探規(guī)則確定的幾種同時(shí)考慮用不同試探規(guī)則確定的幾種序列；序列；v確定起主要作用的規(guī)則；確定起主要作用的規(guī)則；v保留保留23個(gè)最好的序列。個(gè)最好的序列。 例題例題6-3是非：是非：分離過(guò)程的最小功為當(dāng)分離過(guò)程可逆時(shí)，分離分離過(guò)程的最小功為當(dāng)分離過(guò)程可逆時(shí)，分離 所消耗的功所消耗的功是非：是非：分離程度越高，分離過(guò)程的最小功越