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)入壓縮機升壓，然后在壓縮機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，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，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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