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正文內(nèi)容

天津大學(xué)化工分離工程教案第7章習(xí)題和解答(編輯修改稿)

2025-02-11 02:44 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 冷凝器 物料溫度,K 237 242 239 冷劑溫度,K 230 230 230 熱負(fù)荷,10 6 kW 功耗 (1) , kW 4945 18255 18920 再沸器 物料溫度,K 253 266 266 冷劑溫度,K 273 273 273 熱負(fù)荷,10 6 kW 功耗 (2) , kW 864 5757 5233 總功耗, kW 16579 13687 注 :(1);(2)再沸器的冷量回收,每10 6 kW相當(dāng)于84kW。 由附表 1所列數(shù)據(jù)可知,采用側(cè)線出料的乙烯精餾塔代替第二脫甲烷塔和乙烯塔,%。 熱泵精餾 分離方法的選擇和分離順序數(shù)多組分混合物的分離有多個可能的分離流程方案。 圖 715 三元混合物簡單精餾塔分離(a) 產(chǎn)品組分相對揮發(fā)度遞降的順序 (b) 產(chǎn)品組分相對揮發(fā)度遞增的順序 對 C 個組分的物系,欲分離成 C 個基本純的產(chǎn)品,需要 C1 個塔,可組合成的流程方案數(shù)為: (727) 若要用一種以上的分離方法,則分離所需總順序數(shù) S 為: ( T :分離方法數(shù))。 選擇分離方法的探試規(guī)則: ①選擇具有較大分離因子的分離過程。②盡量避免極端的過程條件。③當(dāng)分離過程需要多個分離級時,應(yīng)優(yōu)先選擇平衡分離過程而不選擇速度控制過程。④當(dāng)分離因子相同時,選擇能量分離劑而不選擇質(zhì)量分離劑。⑤選擇分離方法時首先考慮采用精餾,只有在精餾方案被否定后才考慮其他分離方案。 表 73 影響分離因子的物質(zhì)性質(zhì) 分子性質(zhì) 受影響的分離過程舉例 分子性質(zhì) 受影響的分離過程舉例 分子量 精餾,蒸發(fā),氣相擴(kuò)散 偶極矩、極性 萃取、吸附 分子形狀 吸附,結(jié)晶 分子電負(fù)荷 電除法、電除霧 分子體積 吸附 化學(xué)活性 化學(xué)吸收、反應(yīng)精餾 通過外加功將熱量自低位傳至高位的系統(tǒng)稱為熱泵系統(tǒng)。 精餾塔的熱泵主要有兩種形式:( 1)閉式熱泵:用外界的工作介質(zhì)為冷劑,液態(tài)冷劑在冷凝器中蒸發(fā),使塔頂物料冷凝。汽化后的冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)升壓,然后在壓縮機(jī)出口壓力下在再沸器將熱量傳遞給塔釜物料,本身冷凝成液體,如此循環(huán)不已。塔內(nèi)物料與制冷系統(tǒng)的工質(zhì)兩者之間是封閉的系統(tǒng)。 圖 75 閉式熱泵 1—精餾塔,2—冷凝器,3—再沸器,4—壓縮機(jī),5—節(jié)流閥。 圖 76 開式熱泵 圖 77制冷循環(huán)的壓焓圖 1—精餾塔,2—冷凝器,3—再沸器,4—壓縮機(jī),5—節(jié)流閥。 (2)開式熱泵:以過程本身的物料為制冷系統(tǒng)的工作介質(zhì)。其中一種形式是以塔釜物料為工質(zhì),在冷凝器汽化,取消再沸器,如圖76a所示。另一種形式是以塔頂物料為工質(zhì),在再沸器冷凝,取消冷凝器,見圖76b。 設(shè)置中間冷凝器和中間再沸器的精餾 增設(shè)中間再沸器,把再沸器加熱量分配到塔的下段,或者設(shè)置中間冷凝器,把冷凝器熱負(fù)荷分配到塔的上段,都可以取得節(jié)省能量的效果。 圖 78 二級再沸、二級冷凝精餾塔 精餾系統(tǒng)的熱集成一、多效精餾①加壓—常壓;②加壓—減壓;③常壓—減壓;④減壓—減壓。 兩效精餾操作所需熱量與單塔精餾相比,可以減少 30~40% 。 圖 79 多效精餾的基本流程 簡單精餾塔應(yīng)設(shè)有一個再沸器和一個冷凝器,如果能用物流直接傳熱來提供熱量,則可砍掉再沸器和(或)冷凝器,實現(xiàn)熱耦合。 熱耦合精餾在熱力學(xué)上是最理想的流程結(jié)構(gòu),即可節(jié)省設(shè)備投資,又可節(jié)省能耗。所以,這種方式受到廣泛注意和大量研究。但是,至今熱耦合精餾并未在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用,這是由于在操作中使主
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