耦合精馏PPT课件.pptx

特殊的精馏方式之热耦合蒸馏,1,背景,精馏过程是一个高能耗、高操作费用的过程，其能耗占化工厂里总能耗的三分之一，甚至更多。美国统计数据显示，在石油、化工等领域的总能耗中，大约有40%-50%能量消耗用于精馏过程。据Mix等人的研究，美国1976年的精馏耗能是全国总耗能的3%，如果精馏过程节能10%，相当于每天节省100000桶石油，按当时的价格全年可以节省15亿美元。显然，提高精馏过程效率将会对化工过程产生极大的影响，具有重要的意义。,2,原因,精馏过程是一个不可逆过程，根据热力学第二定律，要实现这一过程，必须向系统中做一定的功或提供一定的能量。精馏过程的有效能损失是由下述过程的不可逆引起的：一是流体流动的压降；二是相浓度不平衡物流间的传质或不同浓度物流间的混合；三是不同温度物流间的传热或不同温度物流间的混合。,3,精馏过程中的节能措施,不改变流程的节能技术：选择最佳回流比，选择最佳的操作压力，选择适宜的进料位置、进料状态等。改变流程的节能技术：优化多塔精馏的排列顺序，塔系的热集成。,4,什么是热耦合精馏,热耦合精馏在热力学上是最理想的流程结构。最早的热偶精馏是由Petlyuk等人于1965年提出，研究发现比常规精馏过程节能至少30%以上。后来Kaibe提出在精馏塔中放置一块垂直隔板，用一个精馏塔完成三个组分的分离，这就是分隔壁精馏塔。,5,分类,分离三组员混合物的有常规精馏流程和热耦精馏塔流程。热耦精馏塔流程根据热耦合程度的不同，可分为部分热耦合精馏和完全热耦合精馏。,6,常规精馏塔,7,完全热耦合精馏塔,从能量角度考虑，由于塔顶冷凝器的液体回流、塔底再沸器的上升蒸汽和进料板上的进料造成塔内浓度反混现象，这种现象在热力学上是不可逆的，从而造成了能量利用率降低。然而可以通过将部分常规蒸馏塔的冷凝器和再沸器去除，再从另外一个塔中抽出一个新的液相或气流相，作为提供给该塔的液相回流或上升蒸汽，来降低操作能耗。,8,完全热耦合精馏塔,9,完全热耦合精馏塔,由一个预分馏塔和一个主塔组成，两塔用流向互逆的热耦合汽液股连接，并有一个中间产品直接从某个板采出。这使得系统只用到一个冷凝器和一个再沸器，从而消除由于冷凝器和再沸器产生的浓度反混。,10,完全热耦合精馏塔,11,完全热耦合精馏塔,与传统精馏塔相比，完全热耦精馏塔由于热量的完全耦合，可以完成相同的分离任务时需要较小的塔径和较小的换热器面积，并且减少了再沸器和冷凝器的数量，减少了设备投资。但还是没有得到广泛应用，原因在于其设计时更多的自由度，从而使其难以控制。,12,限制因素,（1）虽然此塔从热力学角度来看具有最理想的系统结构，但它主要通过对输入精馏塔的热量“重复利用”。如果热负荷非常大，就会受限制。（2）再沸器总处于最高温度，而冷凝器总处于最低温度，能量的供给条件苛刻，在大多数情况下不能使用中低压蒸汽。（3）在使用常规精馏塔序列时，通常可以有选择的清晰分割。而完全热耦合精馏塔中，有些组分的含量是不能自由调节的。（4）此外，对塔的操作压力，相对挥发度，产品纯度，进料组成均有要求。,13,结论,完全热耦合精馏流程虽然比传统的二塔流程减少了一个再沸器、一个冷凝器，但主要