06分离过程及设备的效率与节能综合.pptx

合集下载

分离过程及设备的效率与节能综合培训教材ppt课件

分离过程及设备的效率与节能综合培训教材ppt课件

如图精馏过程的净耗功为:
若进出体系的物料的焓相近时,近似有QR=QC=Q,
例6-2某丙烯(A)-丙烷(B)精馏塔。若进料为泡点进料,进料量F=272.16kmol/h,HF=1740.38kJ/kmol,SF=65.79kJ/(kmol·K),塔顶馏出液D=159.21kmol/h,HD=12793.9kJ/kmol,SD=74.69 kJ/(kmol·K),塔底釜液W=112.95kmol/h,HW=3073.37kJ/kmol,SW=66.10 kJ/(kmol·K),假设环境温度T0=294K。
金属及非金属材料
造价
大直径时较低
新型填料投资较大
塔效率
较稳定,效率较高
传统填料较低,新型填料较高
板式塔和填料塔的选择要考虑以下因素:
(1)物系的性质
①物料具有腐蚀性时,通常选用填料塔;
②易发泡物系,宜选填料塔,因其具有限制和破碎泡沫的作用;
③对热敏物质或需真空下操作的物系宜选用填料塔;
塑料填料 耐腐蚀性好、质轻、耐冲击、不易破碎,通量大、压降小,但耐高温性能差。
(3) 填料尺寸的选择填料尺寸小,压降大,费用高;填料尺寸大易出现液体分布不均及严重壁流,分离效率低。为此要求:
(2) 填料种类的选择
(4) 填料的单位分离能力
分离过程为什么要节能? 分离过程的特征? 多组分分离的多塔排列顺序对能耗是否影响 ?
⑴奥康奈尔(O’Connell)关系曲线(图6-8)
6.1.3.1经验关联式
朱汝瑾公式:
⑵Van Winkle关系式
⑶HETP乱堆填料HETP一般为0.45~0.6米;鲍尔环25mm的HETP为0.3m, 38mm的HETP为0.45m,50mm的HETP为0.6m;规整填料如金属丝网波纹填料CY型的HETP为0.125~0.166m、BX型的HETP为0.2~0.25m,麦勒派克填料的HETP为0.25-0.33m。

化工分离过程-06PPT课件

化工分离过程-06PPT课件

nkBknjBj T0S产生


B分离 T0S产生(62) 0
W净 > B分离 (非等温不可逆过程)
-
11
非等温可逆过程: W净 B分离 (S产生 0)
有效能定 B义 H: T0S WmiTn0,B分离 HT0S (62) 2
——过程的热量T0与 的温 热度 库为 交换 W净WmiTn0,B分离 HT0S(可逆过
式(6-20),T(i 6-22)中:
Hxi,F CP,idT
(623)
i
TF
Si xi,F(TTFi CTP,idT-Rlnxi,F PiPF)
(624)
返回 12
6.1.3净功消耗和热力学效率
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
第三节 分离顺序的选择
返回
-
3
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
返回
-
4
6.1.1 等温分离最小功
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。
连续稳定分离系统:
n1,zi,1, H1
n2,zi,2, H2
25)为: W净
QT(0 T1C
1 TR
)>
0
(6 26)
由 6 ( 2) 0W : 净 B 分 离 T 0 S 产生
有 W : 净 > B 分离
定义分离过程热力率学:效
B分离- W净1
非等温可逆 过程为1。
14
例6-3 设环境温度T0=294K,计算:

分离过程及设备的效率与节能综合

分离过程及设备的效率与节能综合

分离过程及设备的效率与节能综合首先,设备的效率是指在给定条件下,设备能够实现分离目标的程度。

设备的效率越高,说明在相同的生产条件下,可以获得更多的纯净产品,并且减少了废物的产生。

一般来说,设备的效率受到其设计和操作参数的影响,比如塔板的数量和布局、传热方式、流体动力学条件等。

因此,在设计和操作分离设备时,需要充分考虑这些因素,以提高设备的分离效率。

其次,设备的节能性是指在实现分离过程时,设备能够尽量减少能源的消耗,从而减少对环境的影响。

对于许多化工生产过程来说,分离过程通常是能耗较大的环节,因此提高设备的节能性是非常重要的。

在实际操作中,可以采取一些措施来提高设备的节能性,比如优化操作参数、选择高效的传热设备、回收废热等。

同时,也可以考虑使用一些新型的设备,比如膜分离设备和离心分离设备,它们通常能够以更低的能耗实现相同的分离效果。

综合来说,设备的效率和节能性在化工生产中都是非常重要的考量因素。

通过优化设备的设计和操作参数,可以实现更高效、更节能的分离过程,从而降低生产成本,提高产品质量,减少对环境的影响。

因此,在实际操作中,需要充分重视设备的效率和节能性,不断寻求新的技术和方法来提高分离过程的效率和节能性。

分离过程是化工生产中不可或缺的重要环节,它涉及到物质的分离和提纯,是化工生产中必不可少的环节。

在分离过程中,我们通常会使用各种不同的设备,比如蒸馏塔、萃取塔、结晶器等来实现不同成分的有效分离。

这些设备的效率和节能性对于化工生产过程的成本和环保影响非常重要。

在下文中,我们将继续探讨设备的效率和节能性对分离过程的影响以及一些改善措施。

对于分离设备的效率来说,各种因素都会对其产生重要影响。

首先要考虑的是设备的设计。

在设计分离设备时,要考虑流体动力学特性、传热和质量传递效率等,以达到最佳的操作效果。

另外,设备的尺寸和结构也需要充分考虑,在保证设备性能的前提下,尽量减少设备的体积和静态能耗。

此外,操作参数的选择也会对设备效率产生影响,比如温度、压力、进料速率等。

分离过程及设备的效率与节能综合

分离过程及设备的效率与节能综合

添加 标题
未来发展趋势:探讨未来节能技术在分 离过程中的应用发展趋势,包括新技术 的研发、政策支持等方面的展望
添加 标题
节能技术对分离过程的影响:分析节能 技术对分离过程的影响,包括提高效率、 降低成本、减少环境污染等方面的作用
分离设备的效率与节能
03
分离设备的种类与特点
离心机:利用离心力分离液体和固体颗粒的设备
效率。
开发新型分离 技术:积极研 发新型的分离 技术,如膜分 离、超临界流 体萃取等,提 高分离效率,
降低能耗。
节能技术在分离过程中的应用
添加 标题
节能技术概述:介绍节能技术的基本概 念、原理和重要性
添加 标题
分离过程能耗分析:分析分离过程中能 耗的来源、影响因素和节能潜力
添加 标题
节能技术在分离过程中的应用案例:介 绍一些成功的节能技术在分离过程中的 应用案例,包括工艺改进、设备升级、 能源回收等方面的措施
节能技术在分离设备中的应用
节能技术的重要性
分离设备的效率与节能关 系
节能技术在分离设备中的 应用案例
未来发展趋势与展望
分离过程与设备的综合效率与节能
04
分离过程与设备的匹配与优化
分离过程与设备匹配的重要性 分离过程与设备匹配的原则和方法 分离过程与设备的优化策略 分离过程与设备匹配与优化的实际应用案例
YOUR LOGO
THANK YOU
汇报人:
汇报时间:20XX/01/01
结论与建议
06
研究结论总结
分离过程的效率 与节能综合是重 要的研究领域
分离设备的效率 与节能综合具有 广泛的应用前景
针对分离过程的 效率与节能综合 的研究结论总结

分离工程_第6章_分离过程及设备的效率与节能

分离工程_第6章_分离过程及设备的效率与节能
m OL L
kG,kL为气相、液相总传质系数;A为塔横截 面积;a为填料的有效表面积
21
5)等板高度(HETP)
一块理论板表示由一段填料上升的蒸气与自该段填 料下降的液体互成平衡,等板高度为相当于一个理 论板的分离程度所需的填料层高度
Z N T HETP
等板高度越小,说明填料层的传质效率高,则完 成一定分离任务所需的填料层的总高度可降低。 HETP与填料的类型和尺寸、物性、操作条件、 设备尺寸等因素有关
17
3) Murphree点效率
塔板上的气液两相是错流接触的,实际上在 液体的流动方向上,各点液体的浓度可能是变 化的。液体沿塔板流动的途径比板上的液层高 度大很多,故在液流方向上比在气流方向上更 难达到完全混合。若假定液体在垂直方向上是 完全混合的,则
y' y E y y
i,j * OG i,j
NG Lv 1/ 2 [0.776 4.567hW 2.2377F 104.84( )] /(S C ) lf
F ( u G )
8
S C ( G / G DG )
1/ 2
N L (4.12710 DL )
(0.213F 0.15)t L
ZCl tL Lv / l f
22
填料塔的等板高度(HETP)
(1)填料是塔设备中为提高气液相接触界面而放臵的一 些填充物。有散堆填料和规整填料两种形式。
散堆填料
规整填料
23
(2)HETP的概念
HETP指的是填料的理论板当量高度,即多少 米高的填料相当于一块理论板。 在工程设计计算中,填料层的理论高度计算就 依赖于HETP: 填料高度 5 - 5 HET P 理论板数 由于HETP受很多因素的影响,因此在计算或 选择使用HETP时要慎重考虑。 24

分离过程及设备的效率与节能综合

分离过程及设备的效率与节能综合
分离过程及设备的效率 与节能综合
2020/11/10
分离过程及设备的效率与节能综合
本章要求:
(1)掌握等温分离的最小功的计算方法,了 解非等温分离和有效能、净功消耗和热力学 效率的计算。
(2)了解精馏过程的热力学不可逆分析方法, 掌握精馏过程的节能技术。
(3)掌握简单分离和复杂塔的分离顺序的合 成的原则。
令 则1-yAF=yAF,解得yAF=0.5.
当yAF<0.5,
当yAF>0.5,
所以yAF=0.5时,
有极大值。
由此证得,最小功函数的极大值出现在等摩
尔组成进料的情况。
6.2.2 非等温分离和有效能 分离过程所需的最小功,按物系在分离 过程中的有效能的增量变化来表示
分离成纯组分时
6.2.3 净功消耗
⑥易聚合和含有固体悬浮物的物系,不 宜选用填料塔。
(2)塔的操作条件 ①板式塔的直径一般≮0.6米,填料塔设备费 随塔径增加而迅速增加,大塔慎用填料塔;
②填料塔操作弹性小,对液体负荷变化尤为 敏感,板式塔往往具有较大弹性;
③采用新型填料的填料塔具有较大的生产能 力和较小的HETP。
(3)塔的操作方式 ①间歇操作,填料塔持液量较小,较合适;
板式塔和填料塔的选择要考虑以下因素: (1)物系的性质 ①物料具有腐蚀性时,通常选用填料塔;
②易发泡物系,宜选填料塔,因其具有 限制和破碎泡沫的作用;
③对热敏物质或需真空下操作的物系 宜选用填料塔;
④对高粘度的物系的分离,宜选用填料 塔(粘度高,板式塔效率低); ⑤分离有明显热效应的物系宜选用板式塔 (持液量大,便于安装换热装置);
②体系只与温度为T0的环境进行可逆的热
交换
热力学第一定律

OEE(设备综合效率)分析与管理ppt课件

OEE(设备综合效率)分析与管理ppt课件

运行缓慢
库存水平
最新课件
OEE衡量的是礁 石的大小,说明 应该先从哪块暗 礁着手处理。
24
8.OEE可带来的管理效益
1.企业规划: A、可以为企业规划提供客观科學的決策依据。 B、可以为企业提供很多的增值意見和建议。
2.生产管理: A、现场实时数据的收集,建立监控管理系统。 B、对OEE数据分析,规避潜在风险,降低设备六大损失,挖
掘设备最大潜能。 C、为企业精益生产管理提供可视化的生产報告。
最新课件
25
三、OEE的计算方法
2012-8-22
最新课件
26
1.一般企业的时间分类
最新课件
27
1.一般企业的时间分类
最新课件
28
1.一般企业的时间分类
最新课件
29
2.OEE时间分析
最新课件
30
3.设备的六大损失和OEE的关系
最新课件
9
设备运转过快容易造成故障
最新课件
10
您是不是正在制造一个不合格产品
最新课件
11
早晨机器的启动需要花去一定的时间
最新课件
12
二、OEE的定义及开展目的
最新课件
13
1.OEE是什么?
• OEE代表整体设备效能; • 这是一种严格的机器总体性能的衡量手段,揭示时间浪费存
在于哪里,统计各种时间浪费,目的在于实现改进。
最新课件
48
故障是冰山的一角
“如果我们问一问为什么会发生这样的情况——为什么、为什 么、—— 我们通常能找出问题,以及解决问题的方法。
最新课件
49
故障是冰山的一角
故故障障
•灰•灰尘尘、、污污垢垢、、原原料料粘粘附附 •磨•磨损损、、偏偏斜斜、、松松动动、、泄泄露露 •腐•腐蚀蚀、、变变形形、、伤伤痕痕、、裂裂纹纹 •温•温度度、、震震动动、、声声音音等等异异常常

分离工程第6章分离过程及设备的效率与节能精品PPT课件

分离工程第6章分离过程及设备的效率与节能精品PPT课件

L H m
OL k Aa L
kG,kL为气相、液相总传质系数;A为塔横截 面积;a为填料的有效表面积
14
5)等板高度(HETP)
一块理论板表示由一段填料上升的蒸气与自该段填 料下降的液体互成平衡,等板高度为相当于一个理 论板的分离程度所需的填料层高度
ZNT HETP
等板高度越小,说明填料层的传质效率高,则完 成一定分离任务所需的填料层的总高度可降低。 HETP与填料的类型和尺寸、物性、操作条件、 设备尺寸等因素有关
实际板(级)
板上液相浓度径向分布,液 体入口处浓度高,进入的汽 相各点浓度不相同
达到平衡要无限长时间 影响因素:平衡关系、塔板
结构,流动情况、物性
不均匀流动,各点停留时间 有明显差异 雾沫夹带、漏液和液相夹带 汽相现象等
10
⑵级效率的定义
1)全塔效率
达到指定分离效果所需理论级数与实际级数 的比值,对板式塔又称为总板效率。
15
⑶影响级效率的因素
1)点效率与传质间的关系
16
双膜理论
17
⑶影响级效率的因素
1)点效率与传质间的关系
1 1 1 NOG NG NLA 点效率
EOG1eNO G
NG, NL,P189(6-10)
(6-11)式可经验求 18
美国化工学会(AIChE)对泡罩塔和筛 板塔提出了下列经验式:
N G [0 .7 7 4 .5 6h 6 W 2 7 .23 F 1 7.8 0 7 (l L 4 f4 v)/] S ( C )1 /2
8
塔型
板式塔
筛板塔 泡罩塔
筛板 泡罩 方形
浮阀
条形
填料类型
圆形
填料塔

OEE(设备综合效率)分析与管理 PPT

OEE(设备综合效率)分析与管理 PPT

传统效率衡量方 式只计算了部分
时间损失
总时间损 失
1.OEE是什么?
* O verall * E quipment * E fficiency
综合 设备 效率
2.OEE和TEEP的总体水平
3.时间开动率

计划内停机时间
1.开
3.一级保养时间

4.换模试模时间 5.计划维修时间
设备运转过快容易造成故障
您是不是正在制造一个不合格产品
早晨机器的启动需要花去一定的时间
二、OEE的定义及开展目的
1.OEE是什么?
• OEE代表整体设备效能; • 这是一种严格的机器总体性能的衡量手段,揭示时间浪费存
在于哪里,统计各种时间浪费,目的在于实现改进。
OEE所涵盖的 其他时间损失
OEE分析与管理
目录
01 设备的六大损失与管理 02 OEE的定义及开展目的 03 OEE的计算方法 04 OEE的数据收集与分析
一、设备的六大损失与管理
LEAN-识别八种浪费
因人造 成的浪 费
因设备 造成的 浪费
• Correction 返工 • Conveyance 搬运 • Motion 多余动作 • Waiting 等待 • Processing 过程不当 • management 管理 • Inventory 库存 • Overproduction 过量生产
思考:
设备OEE>100%是否成立?为什么?
7.OEE衡量的目的?
河水与暗礁的比喻
精益生产的目的是要降低库存(河水水位),指出产生生产停顿的潜在原因(暗 礁),清除之使企业能以更强的竞争力即更低水位运作。
通过使企业的库存强制减 少到某个既定目标,企业 可以降低水位,主动使暗 礁浮出水面,从而可以清 除礁石或降低暗礁高度

7 分离设备的效率及分离过程的节能

7  分离设备的效率及分离过程的节能
② 液相完全不混合 ——柱塞流
Em vEOG
Emv eEOG1
12
③ 液体部分混合 混合程度介于柱塞流和完 全混合之间,存在返混
13
E EO m G v (Pe1) [1e((P e)Pe)/[1 e 1Pe]
l2 Pe D E tL
(D E )0 .5 0 .0 0 3 7 8 0 .0 1 7 1 u G 3 .6 8 (L lfv) 0 .1 8 h w
板式塔 填料塔
筛板 泡罩 浮阀
方形 条形 圆形
5
7.1.1 级效率的定义和影响因素
Defination and influencing factors of stage efficiency
一、实际板和理论板的差异
1、理论板假定离开该板的汽、液两相达到平衡。 2、理论板上相互接触的汽液两相完全混合,板上液相浓
Reynolds准数:
7 分离设备的效率及分离过程的节能
7.1 分离设备的级效率 Separation Equipment
handling ability and efficiency
1)了解气液传质设备处理能力的影响因素,掌握气液传 质设备的效率的定义及其影响因素。 2)掌握气液传质设备效率的估算方法。 3)了解气液传质设备的选择方法。
3
填料塔:一种塔内浓度为连续变化的微分接触型设备。 • 用相当于一个传质单元的高度,或一个理论板的填料高
度来表示填料塔的传质效率,称之为传质单元高度或理论 板当量高度 • 讨论传质分离的级效率,就是讨论影响板式塔的板效率 和填料塔的传质单元高度或理论板当量高度的各个因素及 其计算方法。
4
塔型:
塔型
i, j
yi, j1 yi, j1

第6章 分离过程的节能化学培训

第6章 分离过程的节能化学培训

x

Li
xi
L为全塔平均温度下进料 的黏度, mPa s;为相对挥发度。
Van Winkle关系式
E MV 0.07Dg
式中:
0.14
Sc
0.25
Re
0.08
Dg为 表 面 张 力 系 数 Dg , L /( LU v ); L为 液 体 黏 度N , s / m2
第一节 气液传质设备的效率
6.1.1 气液传质设备的级效率及影响因素 6.1.2 气液传质设备级效率计算方法 6.1.3 气液传质设备的选择
气液传质设备的效率及影响因素 1)效率的表示方法 理论板与实际板比较
理 论 板
气液两相完全混合,板上浓度均一。
实 际 板
板上液相浓度径向分布,液体入口处浓度 高,进入的气相各点浓度不相同。
假设:液流主体在垂直方向完全混合。
Ei , OG
y i , j yi , j 1 yi*, j yi , j 1
yi*, j与x i , j成 平 衡
d. 填 料 塔 的 等 板 高 HETP 度
H ETP 填 料 层 高 / 度 理论板数
等板高度小,填料层传质效率高。
2) 效率的影响因素
1 Lv )] SC 2 Lf
N L (4.127 108 DL )
1 1 1 N OG N G AN L A L kV
1
2
(0.213F 0.15)t L
• 计算EOG:E
OG
1 e N OG
• 计算Zc,查图得EMV: • 查图6-6、6-7得雾沫夹带量,并求Ea。
陶瓷规整波纹填料
金属丝网波纹填料BX型的HETP为0.2-0.25m,

第六章精馏过程的节能优化综合

第六章精馏过程的节能优化综合

40 40 1535
108 40 1056
总计
3092三种热泵系统的热力学效率均高于普通低温精 馏,其公用工程费用明显低于普通精馏,其中用塔底液体闪 蒸的热泵具有最高的热力学效率和最低的公用工程费用。
第三节 精馏过程的节能技术
3-1 热泵精馏 3-2 多效精馏 3-3 增设中间换热器 3-4 采用复杂塔结构
过程所消耗的有效能Wnet(或
净功耗)和热力学效率η为:
Wnet
QR
(1
T0 TH
)
QC
(1
T0 TL
)
Wmin,T0
Wnet
可逆过程分离 需要的最小功
能量驱动的精馏过程示意图
由于实际的分离过程都是不可逆的,所以热力学效率总是小于1。
第一节 精馏过程用能特性的热力学分析
造成精馏过程有效能损失的原因:
具体要求,但每个塔的产品回收率并
不是唯一的,此时正确选定各塔的回 ABC AB
收率有重大的经济意义。此外,在精
馏过程中考虑预分馏塔等结构时,常
采用非清晰切割代替清晰切割,这时 组分的回收率的优化更为重要。
BC
A
B A B C
第二节 精馏过程操作参数的优化
综上,在已有塔(建成)的基础选择适当的操作条 件均可取得一定程度的节能效果(节能最多达 20%)。研究还表明,在某些情况下优化操作参数 比改变分离流程的节能效果更为显著!
化学工程与工艺专业本科生专业课
化工分离工程
第六章 分离过程的节能、优化及综合
第一节:精馏过程用能特性及热 力学分析
第二节:分离过程操作参数的优化 第三节:精馏过程节能技术 第四节:分离过程的综合
引言、 分离过程节能的重要性

分离过程的节能

分离过程的节能

B C D
三个塔, 三个塔,五种方案
二、确定分离顺序的经验法 经验法(启发法)优点: 经验法(启发法)优点:
不用对所有可能的分离顺序进行考察, 不用对所有可能的分离顺序进行考察,在不作 设计和设备费用估计情况下,很快选出好顺序。 设计和设备费用估计情况下,很快选出好顺序。
普通塔经验法: 普通塔经验法: 1.按相对挥发度递减顺序分离 按相对挥发度递减顺序分离 依据: 依据:Underwood式: 式 α i xi ,D α i Dxi , D = Rm + 1 → Vm = ∑ ∑ α i −θ α i −θ

nm −1, z i ,m −1 , H m −1
n m , z i ,m , H m

Q
进出系统物流变量: 进出系统物流变量: n,zi,H,S(熵), , , ( ),Q
W
系统对环境作功: 系统对环境作功: W
按热力学第一定律: 能量守恒) 按热力学第一定律: (能量守恒) ∑ n j H j + Q = ∑ nk H k + W (6 − 1)
2)再沸器、冷凝器 )再沸器、 若传热温差小, 若传热温差小,不可逆性减小 但是:传热面积↑,设备费用↑ 但是:传热面积 ,设备费用 液层高度↓,板效率 液层高度 ,板效率↓ 改进方式:1. 采用高效换热器 改进方式: 2. 改进操作方式 3)传热推动力、传质推动力 )传热推动力、 精馏操作:Ln+1,Vn-1进入 板, 精馏操作: , 进入n板 进入 对Vn,Ln在 n 板温度和浓度相互不平衡 , 在
返回
6.2.1精馏过程的热力学不可逆性分析 使净功降低的方法: 使净功降低的方法:
降低压差 1)塔设备 ) 越多, 若N越多,使△P↑,不可逆性越大 越多 , 可使:气速 ,液层高度↓; 可使:气速↓,液层高度 ;使△P ↓ 但是:气速 ,生产能力不变时D ,投资费↑ 但是:气速↓,生产能力不变时 ↑,投资费 液层高度↓,板效率 液层高度 ,板效率↓ 改进方式: 选择合适的塔径、 改进方式:1. 选择合适的塔径、液层高度 2. 改板式塔为高效填料塔 减少温差 减少浓度与平衡浓度差

06-分离过程及设备的效率与节能综合

06-分离过程及设备的效率与节能综合

6.1.3.1经验关联式
⑴奥康奈尔(O’Connell)关系曲线(图6-8)
E0 0.49 0.245
ET 0.164ln x 0.468
x 1
ET 0.0687 ln x 0.443
x 1
x Li xi
朱汝瑾公式:
lg
ET

1.67

0.30

Ei,MV
EMV EOG 1 e NOG
②液体完全不混合(活塞流)且停留时间相同
默弗里板效率和点效率间关系式:
5.0
E MV

EOG
e


1


完全不混合
由上式得右图知: EMV/EOG
液体混合作用的减弱
1.0
使默弗里板效率增大。
完全混合
0 0.5 EOG/λ
6.1.2.2级效率的定义
(1)全塔效率ET(总板效率,塔效率)
--为完成给定分离任务所需要的理论塔板数 (N)与实际塔板数(Nact)之比。
ET

N N act
ET的特点是容易测定和使用。
⑵板式塔
①默弗里(Murphree)板效率
默弗里板效率 ――实际板上 j-1 浓度变化与平衡时应达到的 浓度变化之比。
第六章 分离过程及设备的效率与 节能综合
6.1气液传质设备的效率 6.2分离过程的最小分离功 6.3分离过程的节能 6.4分离过程系统合成
本章要求:
(1)掌握等温分离的最小功的计算方法,了 解非等温分离和有效能、净功消耗和热力学 效率的计算。
(2)了解精馏过程的热力学不可逆分析方法, 掌握精馏过程的节能技术。

第六章 分离过程的节能

第六章 分离过程的节能
➢ (2)开式热泵:以过程本身的物料为制冷系统的工作介质。
其中一种形式是以塔釜物料为工质,在再冷凝器汽化,取消再 沸器,如图6-6a所示。另一种形式是以塔顶物料为工质,在再 沸器冷凝,取消冷凝器,见图6-6b。
图 6-6 开式热泵 1—精馏塔,2—冷凝器,3—再沸器,4—压缩机,5—节流阀。
注意!
的确定,以及设备结构和尺寸的优化等。
6.1 分离过程的最小功和热力学效率
➢ 分离所需的最小功可通过假想的可逆过程计算。 ➢ 由热力学第二定律可知,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功;
➢ 因此,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。
Bsep /(Wnet )
Wnet Bsep T0Sirr
6.2 精馏的节能技术
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)上升蒸汽与下流液体进行传质过程
时,两相浓度与平衡浓度的差异。
步骤;
➢ 其次是分离过程在总体工艺流程中进行热集成; ➢ 再次是复杂混合物分离的适宜流程安排; ➢ 最后是各具体分离操作的适宜操作条件和参数
的确定,以及设备结构和尺寸的优化等。
为什么要进行精馏过程的节能?
➢ 精馏是化工生产中应用最广泛的分离方法,同
时也是能耗最大的单元操作。
➢ 分离过程的能耗大约占整个化工用能的40%,
➢ 只有当分离过程完全可逆时,分离消耗的功才是分离最
小功。
➢ 最小分离功的大小标志着物质分离的难易程度。为了使
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

J
yi, jxi,j-1xi,来自jjyi, j1
J
⑶填料塔
①传质单元高度 Z H OG N OG
NOG
yb dy ya y y*
V H OG K G Aa
Z H OL N OL
NOL
xb dx xa x x*
H OL
L K L Aa
②等板高度(HETP)
对于填料塔:
为相当于一块理论板所需的填料高度。
(3)掌握简单分离和复杂塔的分离顺序的合 成的原则。
6.1气液传质设备的处理能力和效率
6.1.1 气液传质设备的处理能力的影响因素 气液传质设备有板式塔和填料塔两类。 影响气液传质设备的处理能力的因素有:
6.1.1.1液泛
板式塔:LV , HT ,u处f 理能力增加;
填料塔:
L V
, L
,
,, a 处理u f能力增加。规整
1
e
Ea ――有雾沫夹带下的板效率。
此外,漏液和气体被液体夹带也会使板效率降低。
Kv uF
G L G
由 K v 求得 u F
泛点百分率
u /uF
Ea求取步骤
①由公式
EOG
1
求e出NOEG OG
l
2
②求出彼克来准数
Pe DEtL
由图或公式求出EMV/EOG,进而求出EMV。
③查图得到液泛极限KV,进而求出液泛速度uf
板上各点 均xi,相j 同,并等于该板出口溢流液
的xi,j组成,即 均一的yi,, j则1 有:
x,i, j若进x入i, j 板各点的 是 yi, j yi, j
EOG
yi, j y
i, j
yi, j1 yi, j1
Ei,MV
EMV EOG 1 e NOG
②液体完全不混合(活塞流)且停留时间相同
填料处理能力大于乱堆填料。
6.1.1.2雾沫夹带
板式塔中,雾沫夹带程度用雾沫夹带量 (<0.1kg液体/kg气体)或泛点百分率表示。 随 HT ,塔负荷 ,雾沫。夹带量迅速 6.1.1.3.压力降
真空操作设备的 P往往成为限制生产能力的 主要原因,还影响降液管内液位高度, ↑,液P 位高度↑,以造成液泛。 6.1.1.4.停留时间
不均匀流动,尤其是环流会对效率产生不利 影响;横向混合能削弱液相不均流动的不利 影响;塔径加大,纵向不完全混合有利影响 减弱,不均匀流动则趋于加强。
Emv
1 e ( Pe )
e 1
EOG ( Pe )[1 ( Pe ) / [1 ]
Pe
Pe
l2 DEtL
(DE
) 0.5
0.00378 0.0171uG
3.68( Lv lf
) 0.18hw
Pe 0 完全混合 Pe 完全不混合
Pe [(1 4EOG )1/ 2 1]
2
Pe
液体流 程的平 均宽度
30
(3)雾沫夹带
雾沫夹带为级间混合,降低分离设备的分 离效果,板效率下降。
Colburn(可尔本)1936年推导出下关系:
Ea
1
E MV
eE MV
精馏中液体在降液管内停留时间一般≮3~5秒。
6.1.2 气液传质设备的效率及影响因素
6.1.2.1实际板和理论板的差异 ⑴理论板假定离开该板的汽、液两相达到平衡 ⑵理论板上相互接触的汽液两相完全混合,板 上液相浓度均一 ⑶实际板上汽液两相存在不均匀流动,停留时 间有明显差异 ⑷实际板存在雾沫夹带、漏液和液相夹带泡沫 现象。
④查图得夹带分率e,由公式求出有雾沫夹带下 的板效率。
(4)物性的影响 ① 液体粘度
大L ,产生气泡大,相界面小,两相接触差, 且液相扩散系数小,效率低。
因精馏T一般较吸收T高, 小L ,故精馏塔效 率高于吸收塔。 ②密度梯度
当易挥发组分的 大L于难挥发组分的 时,L 能
6.1.2.2级效率的定义
(1)全塔效率ET(总板效率,塔效率)
--为完成给定分离任务所需要的理论塔板数 (N)与实际塔板数(Nact)之比。
ET
N N act
ET的特点是容易测定和使用。
⑵板式塔
①默弗里(Murphree)板效率
默弗里板效率――实际板上浓度 j-1 变化与平衡时应达到的浓度 变化之比。
默弗里板效率和点效率间关系式:
5.0
E MV
e
EOG
1
完全不混合
由上式得右图知:液EMV/EOG
体混合作用的减弱使 默弗里板效率增大。
1.0
完全混合
0 0.5 EOG/λ
3.0
③液体部分混合 纵向混合将使 EMV 下EO降G ;横向混合将使 EMV E上OG升。不完全混合使得 E。MV EOG
A L KV
NG、NL可由经验式求得。
⑵液体混合情况对板效率的影响
液体流经塔板时,板上任 j-1 一点的液体会在三个垂直方
yi,j
向上发生混合:纵向混合、 横向混合和垂直于塔板液面, xi,j
沿气流的混合。这些混合将
影响板效率。
描述流型对效率影响的数学模型:
xi,j-1
j y i ,j +1
①板上液体完全混合
默弗里气相板效率
xi,j
Ei,MV
yi, j y
i, j
yi, j1 yi, j1
y
i,
j
――与
成x平i, j 衡的气相
摩尔分率。
yi,j
xi,j-1
j
y i ,j +1
默弗里液相板效率
j-1
Ei,ML
xi, j x
i, j
xi, j1 xi, j1
xi,j
一般 Ei,MV Ei,ML
HETP
填料高度 理论级数
Z N
对于板式塔:
HETP HT N act HT
N
ET
6.1.2.3影响级效率的因素 ⑴点效率与传质间的关系
K y aZ
EOG 1 e G
G一定, a , Z , K y 。塔EOG板上液层愈厚, 气泡愈分散,表面湍动程度愈高,点效率 愈高。
由双膜理论得:
1 1 1 N OG N G N L A
第六章 分离过程及设备的效率与 节能综合
6.1气液传质设备的效率 6.2分离过程的最小分离功 6.3分离过程的节能 6.4分离过程系统合成
本章要求:
(1)掌握等温分离的最小功的计算方法,了 解非等温分离和有效能、净功消耗和热力学 效率的计算。
(2)了解精馏过程的热力学不可逆分析方法, 掌握精馏过程的节能技术。
yi,j
xi,j-1
j
y i ,j +1
②默弗里(Murphree)点效率
板上气液两相错流,
假定液体在垂直方向上 完全混合。
j-1
Ei ,OG
yi, j y
i, j
yi, j1 yi, j1
xi,j
若气液两相完全混合,则 = Ei,OG E。i,MV
y i, j
――与
成xi平, j 衡的气相摩尔分率。
相关文档
最新文档