化工節(jié)能原理與技術3

1、化工節(jié)能原理與技術北京化工大學北京化工大學 2014 . 2（春季學期）（春季學期）CH2COOR1CHCOOR2CH2COOR3+CH3OHR1COOCH3R2COOCH3R3COOCH3+CH2OHCHOHCH2OH化學法：液堿催化酯交換，反應速度慢，工藝流程復雜，不 是綠色加工工藝生物法：采用生物酶作催化劑，距離大規(guī)模工業(yè)化較遠高溫高壓（超臨界反應）法：用超臨界萃取（或液固萃?。┖蟮囊后w原料；反應速度快，無催化劑；綠色加工工藝產物分相酯相甘油相蒸短鏈醇蒸短鏈醇真空蒸餾甘油真空蒸餾水洗干燥生物柴油醇水稀溶液醇水稀溶液無共沸物（甲醇/水）普通蒸餾無水甲醇共沸物（乙醇/水、叔丁醇/水）特殊蒸餾

2、無水乙醇（叔丁醇）關鍵技術后處理分離過程的分子熱力學基礎，用于建立過程數學模型特殊蒸餾分離醇水稀溶液（分離劑的篩選）0K時純物質完美晶體的熵等于零節(jié)能的實質：防止和減少能量貶值現象的發(fā)生系統(tǒng)的邊界：系統(tǒng)與外界的分界面固定的、移動的、真實的、假想的能量交換：熱和功物質交換：物質的流進和流出，伴隨著能量的交換開口系統(tǒng)（流動系統(tǒng)）：有物質交換和能量交換閉口系統(tǒng)：無物質交換孤立系統(tǒng)：無物質交換和能量交換絕熱系統(tǒng)：無熱量交換平衡狀態(tài)：在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)如溫度、壓力、組成等滿足力平衡、熱平衡和化學平衡的狀態(tài)（不存在不平衡勢）開爾文溫度，或稱絕對溫度）mVv vVm1ghPm1m2QWm (u+

3、pv + c2/2 + gz) = m (h + c2/2 + gz) m1m2QW(h1 + c12/2 + gz1) m2 (h2 + c22/2 + gz2) m2 (h2 + c22/2 + gz2) (h1 + c12/2 + gz1) + (h1 + c12/2 + gz1) m2 (h2 + c22/2 + gz2) (h + c2/2 + gz)i (h + c2/2 + gz)i + W變換氣半水煤氣水蒸氣100 kmoln kmol (nH2O : nCO =6)T=380 653.15 K298.15 K298.15 KT KTS12TQdSreTQSSre12孤立STE

4、L0產STQSSH12產STQSSH12CVioutiinHdSmsdSmsTQ)()(/產ioutiinHmsdSmsTQ)()(/產0CVdS產STQSSH12inoutmsSmsS12,21TdsqreTS12V1V2T0 , 可逆熱機T T0產STTQTQWA00/QTTTQTQWEAQ/1/00max,TQTEQAQQ/0QTTTQTQWEAQ/1/00max,TQTEQAQQ/0)120SSTQEQ（)(120SSTAQ1243TT0QTTQTTEQ)/1 (/100TQTTQTAQ/00dTmcQp)1 (/100mpQTTQTTTmcE)/ln(/ )(1212TTTTTm火用

5、 的方向相反。說明：系統(tǒng)得到熱量時，系統(tǒng)的 火用火用火用 SS1S2TT04312火用 火用QTTTQTQWEAQ/1/00max,T /K300T00火用火用火無 ?？諝獾钠骄▔罕葻崛轂?1.0 kJ /(kg K)。設環(huán)境大氣的溫度為 27 P, T, u, SP0, T0, u0, S0max,0Awdvpduq0/TqdsdsTdvpduwdeA00max,)()(000001max,ssTvvpuuweA)()(00000ssTvvpueuadsTdvpduwdeA00max,)()(000001max,ssTvvpuuweA)()(2102102121max,ssTvvpuuee

6、wAAwgdzdcdhq2/20dsdsTq產00/CVioutiinHdSmsdSmsTQ)()(/產0CVdSioutiinHmsdSmsTQ)()(/產Awgdzdcdhq2/20dsdsTq產00/0產dsgdzdcdsTdhwdeA2/20max,gzcssThhweA2/)()(2000max,gzcssThhweA2/)()(2000max,)(000ssTha)()(000max,ssThhweA)(2/ )()(2122212102121max,zzgccssThheewA)(000ssTha)()(000max,ssThhweA)(2/ )()(2122212102121m

7、ax,zzgccssThheewAAWHQCVioutiinHdSmsdSmsTQ)()(/產產STQS/0產ds產STSTHWA)()(maxSTHWA，GGGTSHTSHWA)()()(121122max，653.15 K298.15 K298.15 KT KT1 , P1T2 , P2298.15 K, 1 atm298.15 K, 1 atm)(00maxSTHWA，ifRijfpjHnHnH)()(000000iRijpjSnSnSjfPjifRiAGnGnGW)()(000max, STSTHGWEAD00max)(，氣體的擴散 火用 )/ln(00ppmRSi00000ln)/l

8、n(iiDRTppRTe單位質量氣體的擴散 火用 對真實溶液 ？ 火用 ：用環(huán)境模型計算的物質化學 火用 火用 ：用環(huán)境模型計算的物質化學 火用火用 為零火用火用火用： 擴散 火用 純態(tài)化合物的標準摩爾火用：000fjjchGEnE 火用 例 2-8 火用 附錄1 和 附錄 2 （無機與有機化合物的標準摩爾化學 火用）)15.298(00TEEchch 火用 （火用）：P0 、T0 下的燃料與氧氣一起穩(wěn)定流經化學 反應系統(tǒng)時，以可逆方式轉變到完全平衡的環(huán)境狀態(tài)所能作出的最大有用功。EFEO2pjjEnmax,AW2222max,)(OOjpjOOjpjAFEnEnSTHEnEnWE 火用 （火

9、用）（簡化的近似計算公式。）hFQE950. 0hFQE975. 0rQElFhFQE 氣體燃料 液體燃料 固體燃料 一般液體燃料和固體燃料 火用 （火用） 作業(yè)：用反應過程焓變計算火用 。 火用 損失：不可逆過程中 火用 的減少量 火用 衡算方程： 輸入系統(tǒng)的 火用 = 輸出系統(tǒng)的 火用 + 火用 損失 + 系統(tǒng) 火用 的變化 LUUWQEEEEE12 LUUWQEEEEE12QTTEHQ)/1 (0)()(1201201212SSTVVpUUEEUULHAESSTVVpUUQTTW)()()()/1 (120120120 LHAESSTVVpUUQTTW)()()()/1 (120120120)()()()/1 (120120120max,SSTVVpUUQTTWHALAAEWWmax,產STEL0環(huán)境、熱源和系統(tǒng)的