分離工程課件吸收與解吸(能源化工方向)

匯報(bào)人：AA2024-01-24分離工程課件吸收與解吸(能源化工方向)目錄分離工程概述吸收過程分析解吸過程分析吸收與解吸設(shè)備介紹操作條件優(yōu)化與控制策略案例分析：某化工廠吸收解吸系統(tǒng)改造01分離工程概述Part分離工程定義與分類分離工程定義利用物理、化學(xué)或物理化學(xué)方法，將混合物中的各組分進(jìn)行分離、提純或富集的過程。分離工程分類根據(jù)分離原理和方法的不同，可分為物理分離、化學(xué)分離和物理化學(xué)分離三類。分離工程在能源化工領(lǐng)域應(yīng)用石油煉制通過蒸餾、萃取、吸附等分離方法，將原油分離成不同沸點(diǎn)的餾分，得到汽油、煤油、柴油等燃料。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化通過發(fā)酵、蒸餾等分離手段，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料和生物化工產(chǎn)品。天然氣處理采用吸收、吸附、膜分離等技術(shù)，去除天然氣中的雜質(zhì)和水分，提高天然氣品質(zhì)。煤化工利用氣化、液化等分離技術(shù)，將煤炭轉(zhuǎn)化為合成氣、合成油等化工產(chǎn)品。吸收原理利用混合物中各組分在吸收劑中的溶解度差異，使某一組分或某些組分從混合物中轉(zhuǎn)入到吸收劑中的過程。解吸原理通過改變溫度、壓力或濃度等條件，使被吸收組分從吸收劑中釋放出來的過程。解吸是吸收的逆過程。吸收與解吸基本原理02吸收過程分析Part吸收劑選擇及性質(zhì)選擇原則根據(jù)被分離組分的性質(zhì)、操作條件及經(jīng)濟(jì)因素綜合考慮。吸收劑性質(zhì)應(yīng)具有對被分離組分良好的選擇性、穩(wěn)定性、低揮發(fā)性、低粘度、低毒性和低成本等。常見吸收劑水、有機(jī)溶劑（如醇類、醚類、酮類等）和混合溶劑等。STEP01STEP02STEP03吸收過程熱力學(xué)基礎(chǔ)溶解度表示被分離組分在吸收劑和另一相（如氣相）之間的分配程度，是吸收過程的重要參數(shù)。分配系數(shù)熱力學(xué)方程利用相平衡原理和熱力學(xué)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算不同條件下的溶解度、分配系數(shù)等熱力學(xué)參數(shù)。表示吸收劑對被分離組分的溶解能力，受溫度、壓力和組分性質(zhì)影響。描述被分離組分在吸收劑中的傳質(zhì)過程，包括分子擴(kuò)散和對流傳質(zhì)等。傳質(zhì)模型傳熱模型反應(yīng)模型描述吸收過程中的熱量傳遞，包括熱傳導(dǎo)、對流傳熱和輻射傳熱等。對于伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收過程，需要建立反應(yīng)動力學(xué)模型以描述反應(yīng)速率和影響因素。030201吸收過程動力學(xué)模型03解吸過程分析Part加熱解吸通過升高溫度降低被吸附組分的分壓，使其從吸附劑上脫附。該方法適用于熱穩(wěn)定性好的吸附劑和被吸附組分。減壓解吸通過降低系統(tǒng)壓力使被吸附組分從吸附劑上脫附。該方法適用于在較低壓力下仍有較大吸附量的吸附劑。置換解吸用另一種與被吸附組分性質(zhì)相近的物質(zhì)，將被吸附組分從吸附劑上置換下來。該方法適用于具有選擇性的吸附劑。解吸方法分類及特點(diǎn)描述在一定溫度下，吸附量與平衡分壓之間的關(guān)系曲線。通過吸附等溫線可以了解吸附劑和被吸附組分之間的相互作用力以及吸附劑的吸附性能。吸附等溫線包括吸附熱、脫附熱、焓變、熵變等，這些參數(shù)反映了吸附過程的熱力學(xué)性質(zhì)，對于理解解吸過程的機(jī)理和影響因素具有重要意義。熱力學(xué)參數(shù)解吸過程熱力學(xué)基礎(chǔ)擴(kuò)散模型描述被吸附組分在吸附劑內(nèi)部的擴(kuò)散過程，以及從吸附劑表面脫附并進(jìn)入流體主體的過程。該模型適用于描述物理吸附和化學(xué)吸附的解吸過程。反應(yīng)動力學(xué)模型將解吸過程視為一種化學(xué)反應(yīng)，通過建立反應(yīng)動力學(xué)方程來描述解吸速率與溫度、壓力、濃度等參數(shù)之間的關(guān)系。該模型適用于描述具有化學(xué)反應(yīng)特性的解吸過程。解吸過程動力學(xué)模型04吸收與解吸設(shè)備介紹Part1423常見吸收設(shè)備類型及特點(diǎn)填料塔結(jié)構(gòu)簡單，操作彈性大，適用于處理腐蝕性、熱敏性物料。板式塔處理能力大，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。噴射器無運(yùn)動部件，操作簡便，但效率相對較低。靜態(tài)混合器結(jié)構(gòu)緊湊，混合效果好，但易堵塞。常見解吸設(shè)備類型及特點(diǎn)閃蒸罐結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但能耗較高。熱交換器適用于處理高沸點(diǎn)、難揮發(fā)物料，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。汽提塔處理能力大，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。真空解吸塔適用于處理低沸點(diǎn)、易揮發(fā)物料，但能耗較高。滿足工藝要求設(shè)備性能優(yōu)良結(jié)構(gòu)簡單可靠經(jīng)濟(jì)合理設(shè)備選型與設(shè)計(jì)原則根據(jù)物料性質(zhì)、處理量、操作條件等選擇合適的設(shè)備類型。優(yōu)先選擇結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、可靠性高的設(shè)備。優(yōu)先選擇效率高、能耗低、操作彈性大的設(shè)備。在滿足工藝要求的前提下，盡量降低設(shè)備投資和運(yùn)行成本。05操作條件優(yōu)化與控制策略Part壓力壓力對氣體吸收影響較大，高壓有利于氣體溶解于液體，但過高壓力可能導(dǎo)致設(shè)備負(fù)荷增大和安全隱患。物料濃度物料濃度直接影響傳質(zhì)推動力，高濃度差有利于傳質(zhì)過程的進(jìn)行，但濃度過高可能導(dǎo)致溶液粘度增大，傳質(zhì)效率降低。溫度溫度是影響吸收與解吸過程的重要因素，適當(dāng)提高溫度可加快反應(yīng)速率，但過高可能導(dǎo)致副反應(yīng)增加或產(chǎn)物分解。操作條件對分離效果影響123通過正交實(shí)驗(yàn)、單因素實(shí)驗(yàn)等方法，確定各操作條件對分離效果的影響程度，找出最佳操作條件組合。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)建立描述吸收與解吸過程的數(shù)學(xué)模型，通過模擬計(jì)算優(yōu)化操作條件，提高分離效率。數(shù)學(xué)模型應(yīng)用人工智能技術(shù)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，發(fā)現(xiàn)隱藏的優(yōu)化規(guī)律，指導(dǎo)實(shí)際操作。人工智能優(yōu)化操作條件方法探討根據(jù)分離過程的特點(diǎn)和控制要求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括傳感器、執(zhí)行器、控制器等?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)針對吸收與解吸過程的非線性、時(shí)變等特點(diǎn)，選擇合適的控制算法，如PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等?？刂扑惴ㄟx擇將優(yōu)化后的操作條件和控制算法應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程，通過不斷調(diào)整和完善，實(shí)現(xiàn)分離過程的穩(wěn)定控制和優(yōu)化運(yùn)行?？刂撇呗詫?shí)施控制策略制定和實(shí)施06案例分析：某化工廠吸收解吸系統(tǒng)改造Part01原有吸收解吸系統(tǒng)設(shè)備使用時(shí)間長，部分設(shè)備出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致運(yùn)行效率低下，無法滿足生產(chǎn)需求。設(shè)備老化，運(yùn)行效率低下02原系統(tǒng)能耗較高，不符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的政策要求，需要進(jìn)行節(jié)能改造。能耗高，不符合節(jié)能環(huán)保要求03原系統(tǒng)操作復(fù)雜，需要人工操作的環(huán)節(jié)較多，自動化程度低，增加了操作難度和人力成本。操作復(fù)雜，自動化程度低原有系統(tǒng)存在問題診斷03自動化控制系統(tǒng)改造對原系統(tǒng)進(jìn)行自動化控制系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)自動化操作和遠(yuǎn)程監(jiān)控，降低人力成本和操作難度。01設(shè)備更新和升級對老化的設(shè)備進(jìn)行更新和升級，采用高效、節(jié)能的新型設(shè)備，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。02工藝流程優(yōu)化對原有的工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，減少不必要的環(huán)節(jié)和能耗，提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率。改造方案設(shè)計(jì)和實(shí)施過程經(jīng)過改造后，系統(tǒng)運(yùn)行效率得到顯著提高，滿足了生產(chǎn)需求。運(yùn)行效率提高能耗降低自