化工原理_34精馏过程的节能途径

精馏过程的节能途径及新型的精馏技术[摘要]精馏是化工、石化、医药等过程的重要单元操作，它是一类高能耗的单元过程，其能耗约占化工生产的60%，其节能途径包括多效精馏、热泵精馏、热耦精馏技术、内部热集成蒸馏塔、新型高效分离技术等。

多效精馏由N 个并列操作的精馏塔构成，再沸器的加热蒸汽可减少到原来单效精馏所需加热蒸汽的1/N 左右；热泵精馏能使能耗减少20%左右；热耦精馏比两个常规塔精馏可节省30%左右；内部热集成蒸馏塔节省的能耗可达30～60%这些技术已成功地完成了中试，节能可达到30～60%。

[关键词]精馏；节能前言在工业生产中，石油化学工业的能耗所占比例最大，而石油化学工业中能耗最大者为分离操作，其中又以精馏的能耗居首位。

精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现为：过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂”。

首先，随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分离物料的组分不断增多，分离的产品纯度要求亦不断提高，但人们同时又不希望消耗过多的能量，这就对精馏过程的控制提出了要求。

其次，作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。

在实际生产中，为了保证产品合格，精馏装置操作往往偏于保守，操作方法以及操作参数设置往往欠合理。

另外，由于精馏过程消耗的能量绝大部分并非用于组分分离，而是被冷却水或分离组分带走。

因此，精馏过程的节能潜力很大，合理利用精馏过程本身的热能，就能降低整个过程对能量的需求，减少能量的浪费，使节能收效也极为明显。

据统计，在美国精馏过程的能耗占全国能耗的3％，如果从中节约10％，每年可节省5亿美元。

我国的炼油厂消耗的原油占其炼油量的8％～10％，其中很大一部分消耗于精馏过程。

因此，在当今能源紧缺的情况下，对精馏过程的节能研究就显得十分重要。

例如，美国巴特尔斯公司在波多黎各某芳烃装置的8个精馏塔上进行节能优化操作，每年可节约310万美元。

近年来，研究开发了许多新型的精馏塔系统，文章主要介绍几种精馏塔系统精馏过程是最重要的化工单元过程之一，它又是一类高能耗的单元过程。

精馏过程节能技术综述现代工业生产过程中，精馏过程是十分常见的一种操作，用于从混合物中分离出不同组分。

然而，传统的精馏过程存在能源浪费的问题，因为它需要大量的能源来进行加热和冷却。

因此，如何降低精馏过程的能源消耗成为了一个重要的研究方向。

在过去的几十年里，研究人员提出了多种节能技术，以下综述了一些常见的节能技术。

首先，改进传统精馏塔的设计是一种简单但有效的节能方法。

例如，使用多级精馏塔可以增加分馏塔的效率，减少需加热和冷却的动力。

此外，增加塔内的换热面积也可以改善能量利用率。

此外，通过使用先进的塔内填料和分布器，可以提高物质的传质效率，从而减少所需的塔高和物料回流比例。

其次，热力耦合是另一种常用的节能技术。

该技术通过将不同温度的流体进行热交换，来降低能源消耗。

例如，实施热力耦合可以将进出精馏塔的气体进行热交换，从而降低所需的加热和冷却负荷。

此外，热力耦合还可以用于塔内热交换，例如通过使用塔内回流来预热进入精馏塔的物料。

另外，采用较低的工艺温度和压力也可以有效地减少精馏过程的能耗。

降低工艺温度可以减少所需的加热负荷，而降低工艺压力可以减少所需的冷却负荷。

因此，在设计和操作精馏过程时，应考虑选取较低的工艺温度和压力，以降低能源消耗。

此外，使用较低的辅助能源，如太阳能、余热等，也是一种常用的节能技术。

太阳能可以用于提供所需的加热或冷却能量，从而降低对传统能源的依赖。

余热是指在其他工艺过程中产生的废热，在精馏过程中可以被回收利用，用于提供所需的加热或冷却能源，进一步减少能源消耗。

最后，引入新的分离技术也是提高精馏过程能耗效率的一种途径。

例如，膜分离技术被广泛应用于分离混合物中的气体或液体组分，并且其能耗通常较低。

相比传统的蒸馏过程，膜分离技术不需要额外的加热和冷却能源，因此能够有效地节约能源。

总的来说，精馏过程节能技术的研究和应用对能源的合理利用具有重要意义。

通过改进传统精馏塔的设计、热力耦合、降低工艺温度和压力、使用低辅助能源和引入新的分离技术等方法，可以有效地降低精馏过程的能耗。

精馏过程的节能降耗精馏过程在化工产业中是一项重要的分离技术，但是它也是能耗较高的过程。

为了降低能耗，节能降耗已经成为精馏技术的一个重要研究方向。

本文将介绍几种精馏过程的节能降耗技术。

首先，提高精馏塔的热效率是提高精馏过程的一个关键。

一种常见的做法是引入换热器网络来最大程度地利用出塔冷凝液和进塔蒸汽之间的热量传递。

这种方法可以降低所需的蒸汽量，从而降低了能耗。

此外，还可以使用多效精馏、热泵或采用废热回收技术进一步提高热效率。

其次，提高精馏过程的物质效率也是节能降耗的一个重要途径。

物质效率是指在精馏过程中使用的干燥剂或者吸附剂能够更有效地去除杂质，从而减少能耗。

通过改进精馏塔的操作条件，如温度、压力和液体流速等参数，可以提高物质效率。

同时，使用高效的精馏填料或者塔板也能够提高分离效果，减少杂质的含量。

此外，使用先进的辅助技术可以进一步降低精馏过程的能耗。

例如，在精馏过程中引入膜分离技术可以减少能源消耗。

膜分离技术是一种基于材料表面或孔隙的选择性渗透性原理分离混合物的方法。

与传统的溶剂萃取或者蒸馏技术相比，膜分离技术具有能耗低、操作简单、体积小等优点。

通过将膜分离技术与精馏过程相结合，可以实现更高效的分离效果。

最后，优化精馏过程的操作策略也是节能降耗的一个重要途径。

通过优化参数设定和控制策略，可以使精馏过程更加稳定和高效。

例如，采用先进的控制算法，如模型预测控制或者模糊控制算法，可以实现对精馏过程的快速响应和精确控制，从而降低了能耗和运行成本。

总的来说，精馏过程的节能降耗是一个涉及多个方面的工程问题。

通过提高热效率、物质效率，使用先进的辅助技术和优化操作策略，可以有效地降低精馏过程的能耗。

这些节能降耗技术不仅可以减少环境污染，还可以提高精馏过程的经济效益。

因此，精馏过程的节能降耗在工业应用中具有重要的意义。

化工精馏节能技术探讨化工精馏是一种广泛的分离技术，广泛应用于炼油、化工、精细化工、制药等行业。

由于化工精馏的能耗和排放量较高，为了减少对环境的影响以及降低生产成本，探究化工精馏节能技术的应用显得十分重要。

一、精馏原理精馏是一种将混合物中的组分分离为一系列固定沸点组分的方法。

在一个精馏塔中，混合物在塔底蒸发后升往塔顶，通过多级板或者填料进一步蒸馏和分离。

不同沸点的组分会在不同的塔板或填料层凝结、液化分离出来。

经过多次分离，可以得到高纯度的分离产物。

二、节能措施1. 优化工艺参数通过客观分析和实验对化工精馏的工艺参数进行优化，可以达到节能的目的。

优化参数包括塔径、进料温度、进料速率、再沸点的选择等。

优化参数的主要目的是降低热量的损耗，提高再沸进料的回收，提高产品的纯度。

2. 应用热力学分析方法化工精馏通过热量供给来产生馏出性的分级蒸馏过程。

对于具有相同沸点的混合物，应用热力学分析方法来计算馏出程度，优化精馏条件，可达到节约热量、降低气体排放的目的。

3. 利用先进的装置技术采用先进的塔板、塔壳、填料技术，可以优化气液流动、充分利用热量，提高馏分的产量和质量。

例如，采用结构平面装置来提高塔顶的分馏效果，以及选用有效的填料来提高再沸孔的分馏效果等，都是有效的节能措施。

4. 优化回收系统采用高效的回收系统能够有效地提高化工精馏的再利用效益。

例如，实施热回收技术来回收热量和回收常温下的再沸馏分等都能达到节能的目的。

三、总结化工精馏在工业生产和人类生活中有着广泛的应用，同时其高耗能、高排放的特点也给环境带来了不小的影响。

为了减少对环境的影响，降低生产成本，我们需要探究化工精馏的节能降耗技术。

采取以上措施，能够有效地降低化工精馏的能耗和排放，提高生产效益，是企业可持续发展的重要措施。

《化工原理》试题库答案一、选择题1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。

A.质量流量B.体积流量C.流速D.静压能2. 孔板流量计是( C )。

A. 变压差流量计，垂直安装。

B. 变截面流量计，垂直安装。

C. 变压差流量计，水平安装。

D. 变截面流量计，水平安装。

3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。

A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。

A．增加离心泵的排液高度。

B. 增加离心泵的吸液高度。

C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。

D. 启动前，没有关闭出口阀门。

5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。

A.层流B. 湍流C. 可能是层流也可能是湍流D. 既不是层流也不是湍流6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。

A. 位能B. 动能C. 静压能D. 热能7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。

A. 逆流B. 并流C. 错流D. 折流8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。

A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。

A．固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。

A. 热传导B. 对流C. 热辐射D.对流传热11.流体在管内呈湍流流动时B。

A.Re≥2000B. Re>4000C. 2000<Re<4000D. Re<200012.离心泵最常用的调节方法是（B）A 改变吸入管路中阀门开度B 改变压出管路中阀门的开度C 安置回流支路，改变循环量的大小D 车削离心泵的叶轮13.U型管压差计指示液的密度（A）被测流体的密度。

化工单元操作的节能途径摘要在工业生产中，尤其是在化工生产和石油行业中。

精馏操作是化工生产中重要的单元操作，是用来分离均相液体混合物的主要手段，由于该操作存在很高的能耗，同时也具备节能效应而备受化工行业的关注，故降低生产能耗降低成本也成为了化工企业的核心竞争力之一，而精馏的操作过程就具备节能的效果。

怎样提高分离效果到达最高经济效益，是设计精馏塔的关键之处。

【关键词】精馏发展历程节能途径最新研究进展感悟正文一、化工发展史化工发展主要有四个方面：古代化学加工、早期化学工业大发展时期、现代化学工业。

一、古代化学加工，古代化学加工主要从新石器时代开始。

二、早期化学工业，从18世纪中叶至20世纪初是化学工业的初级阶段。

在这一阶段无机化工已初具规模,有机化工正在形成,高分子化工处于萌芽时期。

三、大发展时期，从20世纪初至战后的60～70年代,这是化学工业真正成为大规模生产的主要阶段,一些主要领域都是在这一时期形成的。

石油化工得到了发展,进行了开发,逐渐兴起。

这个时期之初,英国和美国的等人提出的概念,奠定了化学工程的基础。

它推动了生产技术的发展,无论是装置规模,或产品产量都增长很快。

四、现代化学工业，20世纪60～70年代以来,化学工业各企业间竞争激烈,一方面由于对反应过程的深入了解,可以使一些传统的基本化工产品的生产装置,日趋大型化,以降低成本。

与此同时,由于新技术革命的兴起,对化学工业提出了新的要求,推动了化学工业的技术进步,发展了精细化工,超纯物质,新型结构材料和功能材料。

其实从18世纪中叶追溯到远古时期，那时人们就可以使用化学加工的方法制作一些生活必需品，如染色、造纸、制造医药、肥皂、火药等等。

再到现在的精细化工产业，其实就利用了一些单元操作。

比如吸收、过滤、流体输送、蒸发、萃取、传热、干燥、精馏等等。

二、精馏简述1。

精馏的工作原理歇精馏塔。

它利用蒸汽的上升形态从塔底进入与塔顶不断下降的液体发生逆向接触，一部分的液体返回入精馏塔中再次分离，其中一部分则被取出。

精馏过程中的节能途径摘要：本文主要从选择最佳精馏塔操作条件如选择最优回流比、最优操作压力，合理选择精馏塔的类型及能源的循环利用等几个方面分析了精馏塔的节能问题。

关键词：精馏塔；热力学效率；节能1前言在国民经济的发展中能源有着非常重要的意义。

我国的能源利用率很低，据统计我国能源的总利用率仅有25.4%，远远低于工业发达国家，因此节能的潜力是很大的，节能的任务也是很迫切的。

如果将全国的能源利用率提高10%，则相当于增产两亿吨左右的煤炭。

节约就相当于增产，而且更有利于资源的利用和环境的保护。

因此节能工作任重而道远。

就我国工业生产的能源消耗而言，其中化学工业耗能所占比例最大，约占23%。

在化工生产中，按各项化工单元操作统计，蒸馏所占比重最大，据统计，在美国，精馏过程的能耗占全国能耗的3%，如果从中节约10%，每年可节省五亿美元。

我国炼油厂消耗原油占其炼油量的8-10%，其中很大部分消耗于精馏过程。

此外从理论上讲，精馏操作的热效率是很低的，只有5%左右。

所以种种情况说明，对于精馏过程而言，节能是一项值得重视的问题。

精馏过程，就其操作目的来说，是分离过程；就其机理来说，在化学工程学中归之于传质过程；就能源来说，它以热能作为分离剂，是消耗大量热能的过程，因此可以说是一种传热过程。

关于精馏过程的节能是大有可为的。

2精馏塔的热效率普通的精馏塔带有一个冷凝器和一个再沸器，在适当的操作条件下，回流比越小，使塔内上升的蒸汽与下降的液体量均下降，热效率越高。

但回流比过低，会使理论板数增多，塔高等于单板高度乘以理论塔板数，随着理论板数的增多，精馏塔的高度会随之增高，塔的投资成本会增大。

在精馏过程中选择投资费用与操作费用的最佳组合，并且恰如其分的提高精馏塔的热效率，是精馏过程中节能的关键所在。

3精馏过程节能的途径节约能源有两个方面，一是降低耗热量，二是降低所用热能的品位，前者是从热力学第一定律考虑，后者是从热力学第二定律考虑，当然，还可以用其它办法，例如直接用机械功而不用热量。

化工原理精馏塔基础解答(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--•中1、什么叫质量传递过程？答：根据混合物中不同组分之间存在的某些物性差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移以达到分离的目的，这种物质在相间的转移过程称为质量传递过程。

2、精馏塔的工艺形式主要有几种答：A：要求从进料混合物中同时获得轻、重组分，分馏塔必须包括精馏段和提馏段。

这种塔称为完整塔。

B：除要求得到塔顶和塔底产品外，还要从塔的侧线抽出产品。

必须采用由主塔和气提塔组合的复合塔工艺形式。

C：只要求得到轻组分或重组分一个产品，塔的形式采用只有精馏段或只有提馏段的半截塔就可以了。

3、什么叫液体的饱和蒸汽压答：在密闭容器内，在一定温度下，纯组分液体的汽液两相达到平衡状态时的蒸汽压力称为液体在该温度下的饱和蒸汽压。

4、要实现完整精馏塔内的常压双组分连续精馏过程，必须具备哪些条件答：A：混合物种组分的相对挥发度不等于1；B：必须有气液两相密切接触的场所—精馏塔；C：塔顶要设冷凝器，塔底要设重沸器。

必须提供气相回流和液相回流，从而使精馏塔内沿塔存在温度梯度和浓度梯度。

D：回流罐、若干管路、回流泵、原料预热器等附属设备。

5、什么叫液体的蒸馏答：利用液体混合物中各组分间挥发度的差异，通过加入热量或取出热量的方法，使混合物形成气液两相系统，并让它们相互接触进行质量和热量传递，致使易挥发组分在气相中增浓，难挥发组分在液相中增浓，从而实现混合物分离的这种方法叫做蒸馏。

6、什么是部分汽化和部分冷凝？答：部分汽化：指下降液相中部分轻组分吸热后被汽化而转入气相；部分冷凝：指上升气相中部分重组分放热后被冷凝而转入液相。

7、理论板是如何定义的？答：所谓理论板，是指能够使气液两相充分接触，且传热及传质阻力均为零，离开该板时的气液两相达到平衡状态的理想化塔板。

8、精馏塔进料有哪几种状态？答：过冷液体进料；饱和液体进料；气液两相进料；饱和气相进料；过热气相进料。

6.8.5 精馏过程的节能（1）精馏节能意义目标：节能意义和用能本质精馏是耗能较高的单元操作，在产品生成成本中占有较大的比重，降低生产过程中的能耗是降低产品生产成本提高竞争能力的关键之一。

用能过程，尤其是热能的使用过程，对热能不仅有量的要求，而且有质或品位的要求。

如图6.8.6中所示，热能从再沸器加入塔内，一方面要求以一定的量提供所需的加热蒸气kg/h，同时还要求该蒸气的温度或温位必须比塔底釜液温度高出，以保证再沸器的传热温差，否则，热量不能加入塔内。

同理，当热量驱动精馏过程，使釜液部分气化，蒸气上升到塔顶时，由于塔的操作条件、体系的相平衡关系，蒸气的温度一般低于塔釜温度。

精馏要求将蒸气全部或部分冷凝，故需要将热量通过冷凝器取出。

然而，冷凝所需冷剂温位必低于塔顶蒸气露点温度，全凝时则低于其泡点温度，才能将热量从塔移出。

移出热量服从能量守恒，其量并不减少，但不能直接返回塔顶再使用。

其原因是其品位下降。

所以说用能过程是能量贬值的过程，是有效能损失的过程，而不是能在量上的减少。

图6.8.6 精馏热衡算（2）多组分分离序列选择目标：分离序列存在优选问题多组分分离流程方案称之为分离序列。

采用简单塔分离二元混合物，为纯组分的产品。

只有一个方案需用一个塔。

采用简单分离三组分混合为单组分产品，则需要两个塔，两种方案，即2个序列。

4个组分则有5个序列，当组分为n，其总序列数为。

每个序列所需的塔为(n-1)个。

每个序列各塔结构及操作条件各异，故不同序列分离相同产品的成本不同。

在分离序列中，如果易挥发组分依次从塔分离出来，如图6.8.7（a）所示。

此序列为顺序流程。

A、B组分在分离过程中各汽化一次，而6.8.7（b）A汽化2次，B汽化一次，显然（a）序列中组分气化的次数少于（b），所以a方案能耗低。

如果混合中有两组分难分离，若将其放在最后分离，则其塔径较小，能耗较低。

反之，最先分离出去，势必第一个塔，塔径大，塔板数多，回流比大，显然，其投资费和操作费很高……等等。