精餾過程的節(jié)能優(yōu)化綜合課件

化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生專業(yè)課化工分離工程

分離過程的節(jié)能、優(yōu)化及綜合第一節(jié)：精餾過程用能特性及熱力學(xué)分析第二節(jié)：分離過程操作參數(shù)的優(yōu)化第三節(jié)：精餾過程節(jié)能技術(shù)第四節(jié)：分離過程的綜合化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生專業(yè)課化工分離工程第一節(jié)：精餾過程1蒸餾只需要提供能量和冷卻劑就能得到高純度的產(chǎn)品，操作簡單成熟，是石油和化工等過程工業(yè)中應(yīng)用最廣的分離操作（據(jù)估計(jì)，90%~95%的產(chǎn)品提純和回收由蒸餾來實(shí)現(xiàn)）。然而，正是因?yàn)檎麴s的實(shí)現(xiàn)需要以能量作為過程進(jìn)行的推動力，其能量消耗在整個過程工業(yè)中占有重要的位置。有人估計(jì)，分離過程的能耗中95%是蒸餾過程消耗的。引言、分離過程節(jié)能的重要性在石油化工企業(yè)中，分離過程不僅設(shè)備投資費(fèi)用大（一般占總投資50一90%），并且能耗高（大約占整個化學(xué)工業(yè)用能的40%）。特別是以能量為過程推動力的分離單元（蒸餾、汽提、蒸發(fā)、蒸出等），能耗占化工過程總能耗的60%以上。美國曾經(jīng)統(tǒng)計(jì)（1999年）全國40，000多個精餾塔所消耗的能量相當(dāng)于每天1.9億升石油，幾乎占全國能耗的3%。我國目前精餾塔的數(shù)目已超過10萬個（2003年數(shù)據(jù)）。蒸餾只需要提供能量和冷卻劑就能得到高純度的產(chǎn)品，操作簡單成熟2DistillationThereisnoalternative,wemustmakeitbetter!Distillation3引言（三）、什么是分離過程節(jié)能、優(yōu)化和綜合通常所說的節(jié)能主要指降低能量消耗或操作費(fèi)用。任何過程節(jié)能是基于系統(tǒng)熱力學(xué)分析提出的（熱力學(xué)第一定律和第二定律），節(jié)能不僅表現(xiàn)在數(shù)量上，更表現(xiàn)在品位上，同時要明確節(jié)能和節(jié)錢的概念。分離過程的優(yōu)化包括分離方法的選擇、流程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和操作參數(shù)的優(yōu)化等。優(yōu)化的目標(biāo)通常是系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，還包括多個目標(biāo)的優(yōu)化（安全性、操作性、對環(huán)境的影響等）。優(yōu)化不僅可能節(jié)能，同時一定節(jié)錢。過程綜合（過程合成，Processsynthesis）是按照規(guī)定的設(shè)計(jì)要求，尋求所需系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各子系統(tǒng)的性能，并使系統(tǒng)按規(guī)定的目標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)組合。在設(shè)計(jì)新建工廠時，運(yùn)用系統(tǒng)綜合方法可以從眾多的方案中選擇、設(shè)計(jì)出一個或幾個較優(yōu)的流程結(jié)構(gòu)方案供設(shè)計(jì)參考。過程綜合是當(dāng)今工程節(jié)能的主要手段。引言（三）、什么是分離過程節(jié)能、優(yōu)化和綜合通常所說的節(jié)能主4第一節(jié)精餾過程用能特性及熱力學(xué)分析1-11-2熱力學(xué)第一定律分析熱力學(xué)第二定律分析第一節(jié)精餾過程用能特性及熱力學(xué)分析1-1熱力學(xué)第一定律分5從熱力學(xué)第一定律分析(能量的數(shù)量），精餾中再沸器加入的熱量QR又同時被塔頂冷凝器的冷卻劑取走，所以能量的浪費(fèi)非常大(只利用5%)。據(jù)此，回收和利用塔頂蒸汽的冷凝熱是精餾過程節(jié)能需要考慮的重點(diǎn)問題之一。此外，顯熱利用和加強(qiáng)塔的保溫絕熱等也是需要考慮的重要環(huán)節(jié)。1-1熱力學(xué)第一定律分析Feed(L/V)BoilupN21fBottomsReflux

F,zFD,xDB,xBDistillateQCQR對精餾系統(tǒng)做熱量衡算得：潛熱利用第一節(jié)精餾過程用能特性的熱力學(xué)分析從熱力學(xué)第一定律分析(能量的數(shù)量），精餾中再沸器加入的熱量Q61-2熱力學(xué)第二定律分析第一節(jié)精餾過程用能特性的熱力學(xué)分析Feed(L/V)BoilupN21fBottomsReflux

F,zFD,xDB,xBDistillateQCQRBut,Treboiler>Tcondenser1-2熱力學(xué)第二定律分析第一節(jié)精餾過程用能特性的熱力學(xué)71-2熱力學(xué)第二定律分析精餾過程是一個不可逆過程，再沸器輸入高品位的能量而冷卻水帶走的為低品位能量,即能量貶值。從熱力學(xué)第二定律（能量的品位）分析，節(jié)能的關(guān)鍵在于提高系統(tǒng)的有效能（火用）或熱力學(xué)效率。能量驅(qū)動的精餾過程示意圖過程所消耗的有效能Wnet（或凈功耗）和熱力學(xué)效率η為：由于實(shí)際的分離過程都是不可逆的，所以熱力學(xué)效率總是小于1?？赡孢^程分離需要的最小功第一節(jié)精餾過程用能特性的熱力學(xué)分析1-2熱力學(xué)第二定律分析精餾過程是一個不可逆過程，再沸器輸8(a)流體流動阻力造成的壓降損失;(b)相濃度不平衡物流間的傳質(zhì)或不同濃度物流間的混合造成的有效能損失。(c)不同溫度兩相物流間的傳熱或不同溫度物流間的混合造成的有效能損失等。第一節(jié)精餾過程用能特性的熱力學(xué)分析造成精餾過程有效能損失的原因：由以上分析可知，利用精餾過程的汽體冷凝潛熱、構(gòu)造可逆的分離塔結(jié)構(gòu)、減少流體流動的阻力、減少每塊板上傳質(zhì)、傳熱推動力等都是提高精餾系統(tǒng)能量效率的主要途徑。本章內(nèi)容圍繞此分析結(jié)論展開！(a)流體流動阻力造成的壓降損失;第一節(jié)精餾過程用能特9第二節(jié)分離（精餾）過程操作參數(shù)的優(yōu)化1-11-21-31-4選擇合適的操作壓力選擇合適的回流比選擇合適的進(jìn)料熱狀態(tài)選擇合適的組分回收率第二節(jié)分離（精餾）過程操作參數(shù)的優(yōu)化1-1選擇合適的操10第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化1選擇合適的操作壓力在分離多組分混合物時，調(diào)節(jié)壓力還是解決精餾塔之間、塔和過程其它部分之間進(jìn)行熱集成的最有效手段。操作壓力對精餾過程的影響表現(xiàn)：（1）塔頂蒸汽冷凝溫度和塔釜加熱溫度（2）組分間的相對揮發(fā)度（3）塔的操作費(fèi)用和造價操作壓力的確定在第二章多組分精餾塔的簡捷設(shè)計(jì)中已有詳細(xì)說明！第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化1選擇合適的操作壓力在分11第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化2選擇合適的回流比總費(fèi)用設(shè)備費(fèi)操作費(fèi)費(fèi)用回流比RRoptRmin經(jīng)驗(yàn)回流比范圍此值已從原來平均的1.2降低到現(xiàn)在的1.12!第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化2選擇合適的回流比總費(fèi)用12第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化3選擇合適的進(jìn)料熱狀態(tài)當(dāng)塔的能量受提餾段支配（再沸器負(fù)荷）時，進(jìn)料的預(yù)熱使q變小，從而可以減小提餾段的蒸汽負(fù)荷和節(jié)省再沸器中蒸汽加入量。當(dāng)塔的能量受精餾段支配（冷凝器負(fù)荷）時，進(jìn)料的冷卻使q增大，從而可以減小冷凝器中冷卻劑的加入量。對于具體的分離問題，最佳進(jìn)料熱狀態(tài)需要根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益來確定。對乙烯精餾塔，進(jìn)料預(yù)熱好還是冷卻好？第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化3選擇合適的進(jìn)料熱狀態(tài)當(dāng)13第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化4選擇合適的組分回收率組分回收率和要求的產(chǎn)品純度有直接關(guān)系。對于單個塔來說，若用戶對塔頂和塔底產(chǎn)品的純度都有要求，則產(chǎn)品的回收率也已確定，若用戶僅指定一種產(chǎn)品的純度，則設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)分析決定產(chǎn)品的回收率。對于多塔分離過程，雖然對產(chǎn)品的純度有具體要求，但每個塔的產(chǎn)品回收率并不是唯一的，此時正確選定各塔的回收率有重大的經(jīng)濟(jì)意義。此外，在精餾過程中考慮預(yù)分餾塔等結(jié)構(gòu)時，常采用非清晰切割代替清晰切割，這時組分的回收率的優(yōu)化更為重要。ABABABCABBCABC第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化4選擇合適的組分回收率組14第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化綜上，在已有塔（建成）的基礎(chǔ)選擇適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件均可取得一定程度的節(jié)能效果（節(jié)能最多達(dá)20%）。研究還表明，在某些情況下優(yōu)化操作參數(shù)比改變分離流程的節(jié)能效果更為顯著！說明：過程技術(shù)水平的高低主要取決于過程設(shè)計(jì)的水平。一般而言，一套裝置的經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)階段可能有30％以上的改進(jìn)空間，而在運(yùn)行階段只可能有5～20％的改進(jìn)空間，即依靠優(yōu)化裝置的操作參數(shù)實(shí)現(xiàn)過程節(jié)能畢竟是有限的，更多情況需要從塔的結(jié)構(gòu)（流程）設(shè)計(jì)方面達(dá)到優(yōu)化和節(jié)能。第二節(jié)精餾過程操作參數(shù)的優(yōu)化綜上，在已有塔（建成）的基礎(chǔ)15第三節(jié)精餾過程的節(jié)能技術(shù)3-1

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3-33-4熱泵精餾多效精餾增設(shè)中間換熱器采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)說明：本節(jié)講述的節(jié)能技術(shù)（方法）是指在單一簡單塔的基礎(chǔ)上，通過改變塔的結(jié)構(gòu)或改變流程來實(shí)現(xiàn)能量合理利用的技術(shù)，即改變結(jié)構(gòu)或工藝的節(jié)能技術(shù)，并且節(jié)約的程度是同簡單塔進(jìn)行比較得出的。第三節(jié)精餾過程的節(jié)能技術(shù)3-1熱泵精餾說明：本節(jié)講述的163-1熱泵精餾熱泵（HeatPump）是一種靠消耗外部功將低溫位的熱源提高到高溫位來使用的裝置，或從低溫?zé)嵩次諢崃?，而到高溫?zé)嵩捶懦鰺崃康难b置。

在現(xiàn)實(shí)生活中，熱泵技術(shù)廣泛應(yīng)用于空調(diào)領(lǐng)域。能量驅(qū)動的精餾過程示意圖外部功3-1熱泵精餾熱泵（HeatPump）是一種靠消耗外部17問題:家用戶式空調(diào)為什么稱之為空氣源熱泵?空調(diào)的主要部件有哪些?空調(diào)中的致冷劑(工質(zhì))的作用是什么?常用的致冷劑是什么?空調(diào)實(shí)現(xiàn)供熱(供冷)的原理是什么?空調(diào)的效率（COP）主要取決于什么？什么是水源熱泵?地源熱泵?海水源熱泵？為什么這些熱泵的COP要比空氣源熱泵高？問題:18空氣源空調(diào)（熱泵）致熱模式蒸發(fā)器（-10℃）壓縮機(jī)節(jié)流閥冷空氣（-5℃）冷空氣（-8℃）冷凝器（50℃）冷空氣（5℃）熱空氣（35℃）致冷劑（氟利昂）循環(huán)低壓液體低壓蒸汽高壓蒸汽高壓液體室內(nèi)（高溫?zé)嵩矗┦彝猓ǖ蜏責(zé)嵩矗﹩栴}：能否用其它熱源？空調(diào)的效率（COP）主要由什么確定？空氣源空調(diào)（熱泵）致熱模式蒸發(fā)器壓縮機(jī)節(jié)流閥冷空氣冷空氣冷凝19空氣源空調(diào)（熱泵）致冷模式冷凝器（45℃）壓縮機(jī)節(jié)流閥熱空氣（33℃）熱空氣（40℃）蒸發(fā)器（10℃）熱空氣（30℃）冷空氣（20℃）致冷劑（氟利昂）循環(huán)高壓液體高壓蒸汽低壓蒸汽低壓液體問題：能否用其它冷源？為什么冷凝器在45度高溫下操作？室內(nèi)（低溫?zé)嵩矗┦彝猓ǜ邷責(zé)嵩矗┛諝庠纯照{(diào)（熱泵）致冷模式冷凝器壓縮機(jī)節(jié)流閥熱空氣熱空氣蒸發(fā)20通過熱泵（輸入電功），將塔頂蒸汽物料（低溫?zé)嵩矗┨岣叩竭m當(dāng)溫位來直接作為再沸器的加熱熱源，以此來減少外部加熱和冷卻的公用工程消耗。熱泵精餾常有三種方式。（1）閉式A型熱泵精餾特點(diǎn)：（I）使用外部工質(zhì)（致冷劑）。致冷劑和塔頂蒸汽換熱，并經(jīng)壓縮升溫后作為再沸器的熱源。（II）一個冷凝器（蒸發(fā)器），一個再沸器（冷凝器）問題：如塔頂溫度為20℃，塔底溫度為30℃，則壓縮機(jī)出口高壓蒸汽的溫度不低于多少？節(jié)流閥出口低壓液體的出口溫度不高于多少？3-1熱泵精餾通過熱泵（輸入電功），將塔頂蒸汽物料（低溫?zé)嵩矗┨岣叩竭m當(dāng)溫21（2）開式A型熱泵精餾特點(diǎn)：（I）塔頂汽相產(chǎn)品直接作為工質(zhì)（致冷劑），即塔頂汽相蒸汽經(jīng)壓縮后直接作為再沸器的熱源，換熱后液體經(jīng)過減壓后直接作為塔頂液相回流。亦稱塔頂蒸汽壓縮熱泵系統(tǒng)。（II）一個再沸器（冷凝器）問題：如塔頂溫度為20℃，塔底溫度為30℃，則壓縮機(jī)出口高壓蒸汽的溫度不低于多少？節(jié)流閥出口低壓液體的出口溫度應(yīng)為多少？3-1熱泵精餾（2）開式A型熱泵精餾特點(diǎn)：（I）塔頂汽相產(chǎn)品直接作為工質(zhì)（22（3）開式B型熱泵精餾特點(diǎn)：（I）塔底產(chǎn)品直接作為工質(zhì)（致冷劑），經(jīng)過減壓減溫后直接作為塔頂蒸汽的冷卻介質(zhì),換熱后經(jīng)過壓縮后直接作為塔的汽相回流。亦稱塔底液體閃蒸熱泵系統(tǒng)。（II）一個冷凝器（蒸發(fā)器）問題：如塔頂溫度為20℃，塔底溫度為30℃，則壓縮機(jī)出口高壓蒸汽的溫度應(yīng)為多少？節(jié)流閥出口低壓液體的出口溫度應(yīng)不高于多少？3-1熱泵精餾（3）開式B型熱泵精餾特點(diǎn)：（I）塔底產(chǎn)品直接作為工質(zhì)（致冷23熱泵精餾舉例：分離丙烯—丙烷混合物常壓沸點(diǎn)：丙烯（-47.5℃丙烷（-42.1℃）3-1熱泵精餾（1）塔為什么帶壓操作？（2）塔為什么操作回流比很高？（3）塔采用何種冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)？（4）要得到常壓丙烯氣體產(chǎn)品，需要哪些步驟？（5）要得到常壓丙烷氣體產(chǎn)品，需要哪些步驟？（6）為什么可以考慮采用熱泵精餾？如何實(shí)現(xiàn)？6.1℃689kPa普通精餾系統(tǒng)：塔頂?shù)蜏責(zé)嵩粗苯永?！熱泵精餾舉例：分離丙烯—丙烷混合物常壓沸點(diǎn)：3-1熱泵精餾24熱泵精餾舉例：分離丙烯—丙烷混合物方案I：用外部丙烷致冷劑的熱泵循環(huán)低溫精餾流程6.1℃689kPa3-1熱泵精餾（1）在熱泵蒸發(fā)器中，哪兩股流體換熱？傳熱溫差？（2）在塔底再沸器中，哪兩股流體換熱？傳熱溫差？熱泵精餾舉例：分離丙烯—丙烷混合物方案I：用外部丙烷致冷劑的25方案II：塔頂蒸汽直接壓縮的熱泵精餾流程熱泵精餾舉例：分離丙烯—丙烷混合物3-1熱泵精餾（1）熱泵的工質(zhì)是什么？（2）在塔底再沸器（熱泵冷凝器）中，哪兩股流體換熱？傳熱溫差？（3）為什么精餾塔需另加一個再沸器？方案II：塔頂蒸汽直接壓縮的熱泵精餾流程熱泵精餾舉例：3-126方案III：塔底液體閃蒸的熱泵精餾流程熱泵精餾舉例：分離丙烯—丙烷混合物3-1熱泵精餾（1）熱泵使用何種工質(zhì)？（2）在熱泵蒸發(fā)器（塔冷凝器）中，哪兩股流體換熱？傳熱溫差？（3）為什么精餾塔需另加一個再沸器？方案III：塔底液體閃蒸的熱泵精餾流程熱泵精餾舉例：3-1271204161518553092總計(jì)1084010564040153504018159801841982費(fèi)用，美元/日蒸汽冷卻水電8.106.215.462.87熱力學(xué)效率，%用塔底液體閃蒸的熱泵壓縮塔頂蒸汽的熱泵用外部致冷劑的熱泵普通低溫精餾項(xiàng)目低溫下丙烯—丙烷分離的熱力學(xué)效率和公用工程費(fèi)用比較由數(shù)據(jù)可見，三種熱泵系統(tǒng)的熱力學(xué)效率均高于普通低溫精餾，其公用工程費(fèi)用明顯低于普通精餾，其中用塔底液體閃蒸的熱泵具有最高的熱力學(xué)效率和最低的公用工程費(fèi)用。3-1熱泵精餾1204161518553092總計(jì)費(fèi)用，美元/日8.10628第三節(jié)精餾過程的節(jié)能技術(shù)3-1

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3-33-4熱泵精餾多效精餾增設(shè)中間換熱器采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)第三節(jié)精餾過程的節(jié)能技術(shù)3-1熱泵精餾29二次蒸汽加熱蒸汽冷卻水完成液料液一效多效蒸發(fā)冷凝水水二效三效二次蒸汽二次蒸汽三效蒸發(fā)舉例采用多效蒸發(fā)的目的是什么？二加熱蒸汽冷卻水完成液料液一多效蒸發(fā)冷凝水水二三二二三效蒸發(fā)303-2多效精餾多效精餾（MultieffectDistillation）是從多效蒸發(fā)的概念中引伸出來，并根據(jù)塔內(nèi)能量流動的熱力學(xué)分析提出的一種節(jié)能型精餾結(jié)構(gòu)。用兩個塔分離混合物，一個為低壓塔，一個為高壓塔，可以用高壓塔的塔頂汽相產(chǎn)品直接作為低壓塔再沸器的熱源！對于一個分離任務(wù)無論如何優(yōu)化操作參數(shù)，其能量消耗都不會顯著降低，而如果把這一分離任務(wù)“切割”，使原來的精餾塔分為多個（多效）分別在不同的壓力下操作，則可通過不同溫位換熱器的熱匹配來減少公用工程消耗量。3-2多效精餾多效精餾（MultieffectDist313-2多效精餾典型雙效精餾流程（1）高壓塔的冷凝器也是低壓塔的再沸器。（2）低壓塔再沸器不需要外加能量，其熱量直接由高壓塔塔頂蒸汽冷凝提供。（3）高壓塔不需要外加冷卻介質(zhì)，其冷量直接由低壓塔液體再沸提供。熱集成（熱匹配）（HeatIntegration)3-2多效精餾典型雙效精餾流程（1）高壓塔的冷凝器也是低32雙效精餾流程類型平流：分離任務(wù)：A|B（低壓塔）---A|B（高壓塔）并流（a）:分離任務(wù)：AB|B（高壓塔）---A|B（低壓塔）并流（b）:分離任務(wù)：A|AB（高壓塔）---A|B（低壓塔）逆流：分離任務(wù)：A|AB（低壓塔）---A|B（高壓塔）3-2多效精餾并流(a)型并流(b)型逆流型平流型雙效精餾流程類型平流：分離任務(wù)：A|B（低壓塔）---A|B33特征：（1）兩塔的分離任務(wù)相同；（2）兩塔使用3個換熱器，高壓塔的冷凝器也是低壓塔的再沸器。（3）節(jié)能的原理是利用了塔頂汽體的潛熱，但需要增加設(shè)備投資。典型的平流雙效精餾流程3-2多效精餾問題：如果低壓塔采用常壓操作，如何確定高壓塔的操作壓力？熱集成（熱匹配）（HeatIntegration)特征：典型的平流雙效精餾流程3-2多效精餾問題：如果低壓34舉例：甲醇水溶液的精餾分離3-2多效精餾

（濃度為重量百分?jǐn)?shù)，進(jìn)料及回流均為飽和液體）。普通精餾1%甲醇廢水設(shè)計(jì)出逆流兩效精餾流程，確定操作參數(shù)。100℃70℃舉例：甲醇水溶液的精餾分離3-2多效精餾（濃度為重量百分35舉例：甲醇水溶液的精餾分離3-2多效精餾

AB95%甲醇95%甲醇1%甲醇廢水問題：（1）兩塔的分離任務(wù)是什么？（2）如何確定高壓塔壓？（3）低壓塔的塔底產(chǎn)品組成（A在塔底的回收率）對系統(tǒng)有什么影響？如何確定？舉例：甲醇水溶液的精餾分離3-2多效精餾AB95%甲醇936兩效精餾舉例：計(jì)算分離甲醇水溶液時，采用普通精餾和雙效精餾所需熱量之差別（QC+QR）。3-2多效精餾

p2=?結(jié)果表明：采用兩效精餾可節(jié)約能量達(dá)35%兩效精餾舉例：計(jì)算分離甲醇水溶液時，采用普通精餾和雙效精餾所37第三節(jié)精餾過程的節(jié)能技術(shù)3-1

3-2

3-33-4熱泵精餾多效精餾增設(shè)中間換熱器采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)第三節(jié)精餾過程的節(jié)能技術(shù)3-1熱泵精餾383-3增設(shè)中間換熱器增設(shè)中間換熱器節(jié)能原理從精餾過程能量流動的特性看，塔內(nèi)溫度自塔頂向塔底逐漸升高，塔頂冷凝器中需輸入最高品位的冷卻介質(zhì)，而在塔底再沸器中需輸入最高品位的加熱介質(zhì)。對于操作條件極端的情況，精餾塔的塔頂和塔底均需要價格昂貴的公用冷卻劑或加熱劑，這使得系統(tǒng)操作費(fèi)用非常高。對此類問題，可考慮采用中間換熱器方案。如普通精餾塔的塔頂溫度為-10℃，不能用水冷卻，需要用昂貴的致冷劑冷卻（如液氨），如塔低溫度為200℃，需要用高壓蒸汽加熱。此情況下,節(jié)能的關(guān)鍵是：需要考慮如何減少高品位制冷劑的用量和高品位加熱劑的用量，進(jìn)而減少系統(tǒng)的操作費(fèi)用!3-3增設(shè)中間換熱器增設(shè)中間換熱器節(jié)能原理從精餾過程能393-3增設(shè)中間換熱器在精餾塔中增設(shè)中間換熱器（再沸器或/和冷凝器）還可減少過程的不可逆性，所以從從熱力學(xué)第一和第二定律兩方面來說，均可達(dá)到節(jié)能的目的。增設(shè)中間換熱器節(jié)能原理在精餾塔中精餾段適當(dāng)位置增設(shè)中間冷凝器提供部分低質(zhì)的冷量（如冷卻水），可降低塔頂高品位制冷劑的用量。在精餾塔中提餾段適當(dāng)位置增設(shè)中間再沸器提供部分低質(zhì)的熱量（如廢熱），可降低塔底高品位加熱介質(zhì)的用量。3-3增設(shè)中間換熱器在精餾塔中增設(shè)中間換熱器（再沸器或/403-3增設(shè)中間換熱器增設(shè)中間換熱器節(jié)能原理（熱力學(xué)第一定律分析）注意：從熱力學(xué)第一定律分析，增設(shè)中間換熱器的好處并不表現(xiàn)為總的熱負(fù)荷有所減少，而在于高品位能源用量的減少，因此應(yīng)用時必須要有適當(dāng)溫位的更廉價的熱源和冷卻劑與其相配才能得益。Q總=QC1+QC2+QR1+QR2Q總=QC+QR3-3增設(shè)中間換熱器增設(shè)中間換熱器節(jié)能原理（熱力學(xué)第一定41200℃QR=4.0GJ/hCost=600$/h3-3增設(shè)中間換熱器200℃QR=3.0GJ/hCost=450$/h100℃QR=1.0GJ/hCost=50$/h舉例節(jié)約操作費(fèi)用達(dá)17%200℃3-3增設(shè)中間換熱器200℃100℃舉例節(jié)約操作423-3增設(shè)中間換熱器中間換熱器對精餾操作的影響分析（熱力學(xué)第二定律分析）增設(shè)中間換熱器后，傳質(zhì)推動力將減小，相應(yīng)分離需要的塔板數(shù)將增大，設(shè)備投資費(fèi)用將增大。在精餾塔中增設(shè)中間換熱器后，塔的操作線離平衡線的距離減少，傳質(zhì)推動力減小、從而降低了過程的不可逆性，減小了有效能的損失，使系統(tǒng)的熱力學(xué)效率得到提高。如果在每塊板上均設(shè)置一個中間換熱器后，即形成所謂的“可逆精餾塔”3-3增設(shè)中間換熱器中間換熱器對精餾操作的影響分析（熱力433-3增設(shè)中間換熱器理想可逆精餾模型塔“可逆精餾塔”的熱力學(xué)效率最高，但在工業(yè)上是無法實(shí)現(xiàn)的。工業(yè)上增設(shè)中間換熱器的數(shù)目并不多（1~3個）。Areversiblebinarydistillationcolumnhasheatsupplyalongthestrippingsectionandcoolingalongtherectifyingsection.3-3增設(shè)中間換熱器理想可逆精餾模型塔“可逆精餾塔”的44精餾過程的節(jié)能優(yōu)化綜合ppt課件45nn+1Vn+1,yn+1Vs,ysVn,ynLn-1,xn-1Ls,xsQsLn,xnsteam3-3增設(shè)中間換熱器相鄰板上設(shè)置中間再沸器模型圖問題：中間換熱器如何增設(shè)？nn+1Vn+1,yn+1Vs,ysVn,ynLn-1,xn46說明：增設(shè)中間換熱器將破壞塔的操作平衡，塔內(nèi)溫度、組成和汽液相流量需要重新分布，同時增加了塔控制的復(fù)雜性。3-3增設(shè)中間換熱器問題：中間換熱器如何增設(shè)？說明：3-3增設(shè)中間換熱器問題：中間換熱器如何增設(shè)？473-3增設(shè)中間換熱器采用熱泵和中間換熱器聯(lián)合操作的節(jié)能型精餾塔過程集成技術(shù)（Processintegrationtechnology)采用這種形式的熱泵同連接塔頂和塔底的熱泵具有什么優(yōu)越性？3-3增設(shè)中間換熱器采用熱泵和中間換熱器聯(lián)合操作的節(jié)能型483-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾（內(nèi)部熱集成精餾系統(tǒng)）Freshwater的思想FreshwaterDC.Thermaleconomyindistillation,Trans.Inst.Chem.Eng,1951,29:149能否考慮：從精餾段取出熱供提餾段使用，實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)部熱量集成？普通精餾塔：精餾段溫度低，塔頂冷凝器中需輸入最高品位的冷卻介質(zhì);提餾段溫度高，塔底再沸器中需輸入最高品位的加熱介質(zhì)

。同時，系統(tǒng)傳熱溫差最大，不可逆程度高，系統(tǒng)的熱力學(xué)效率低。熱泵精餾——采用塔外部熱集成多效精餾——采用塔間熱集成中間換熱器——從精餾段移出熱量有利于精餾，從提餾段供熱有利于精餾3-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾（內(nèi)部熱集成精餾系統(tǒng)）Fr49SRV精餾（內(nèi)部熱集成精餾系統(tǒng)）3-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾（內(nèi)部熱集成精餾系統(tǒng)）3-3增設(shè)中間換熱器503-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾（內(nèi)部熱集成精餾系統(tǒng))具有附加回流和汽相蒸發(fā)的精餾簡稱，由中間再沸、中間冷凝和熱泵精餾技術(shù)發(fā)展形成的過程集成技術(shù)。精餾段：上升蒸汽來自提餾段，依靠外界電功（熱泵系統(tǒng)的壓縮機(jī)）實(shí)現(xiàn)高溫、高壓。提餾段：下降液體來自精餾段，依靠熱泵系統(tǒng)的節(jié)流閥減壓降溫度后與其分離需要的壓力和溫度匹配。換熱：精餾段（高溫）和提餾段（低溫）逐級進(jìn)行直接換熱，相當(dāng)于在精餾段進(jìn)行中間冷卻（移出熱量），在提餾段進(jìn)行中間加熱（供給熱量），結(jié)果使系統(tǒng)傳熱溫差減小，過程不可逆性減小，熱力學(xué)效果提高。汽體液體產(chǎn)品產(chǎn)品(secondaryrefluxandvaporization)3-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾（內(nèi)部熱集成精餾系統(tǒng))具有513-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾由于在精餾段不斷移出熱量，其結(jié)果是冷凝器的負(fù)荷降低；由于在提餾段不斷供給熱量，其結(jié)果是再沸器的負(fù)荷減小。依此，SRV精餾比普通精餾的公用工程消耗量更低。采用熱泵，將精餾段和提餾段連接起來，實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。3-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾由于在精餾段不斷移出熱量，523-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾（內(nèi)部熱集成精餾系統(tǒng))這種節(jié)能流程目前的研究現(xiàn)狀如何？是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化？3-3增設(shè)中間換熱器SRV精餾（內(nèi)部熱集成精餾系統(tǒng))這種533-3增設(shè)中間換熱器幾個問題（1）是不是所有的分離物系均可以采用中間換熱器方案？哪類物系的分離更適合增設(shè)中間換熱器？（2）中間換熱器的數(shù)量多少是最好的？（3）如果設(shè)置中間換熱器的數(shù)量確定了，在塔的哪個位置設(shè)置是最好的？（4）設(shè)置中間換熱器是個組合優(yōu)化問題，對此問題有無簡單有效的設(shè)計(jì)方法？研究文章3-3增設(shè)中間換熱器幾個問題（1）是不是所有的分離物系均54第三節(jié)精餾過程的節(jié)能技術(shù)3-1

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3-33-4熱泵精餾多效精餾增設(shè)中間換熱器采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)第三節(jié)精餾過程的節(jié)能技術(shù)3-1熱泵精餾55在精餾過程節(jié)能中，采用熱集成技術(shù)可以顯著地降低系統(tǒng)的分離費(fèi)用。然而，在許多實(shí)際的分離過程中，由于受過程背景條件以及操作條件等的制約，并不是所有的精餾過程都能實(shí)現(xiàn)合理的熱集成（如對近沸點(diǎn)的C4混合物的分離）。3-4采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)當(dāng)分離過程不能采用熱集成方案時，設(shè)計(jì)者往往力圖通過改變精餾塔的結(jié)構(gòu)來降低系統(tǒng)的費(fèi)用消耗。如果塔的結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的一股進(jìn)料、兩股產(chǎn)品及兩個換熱器的簡單塔結(jié)構(gòu)，則稱其為復(fù)雜塔（complexcolumn），如多股進(jìn)料的塔、側(cè)線直接采用產(chǎn)品的塔、含有熱偶合的塔等。本節(jié)僅簡單介紹熱偶合精餾塔。研究證明，分離過程中采用復(fù)雜精餾方案可以顯著降低生產(chǎn)成本，但同時也使流程的設(shè)計(jì)、控制和操作等方面更加復(fù)雜。目前，復(fù)雜塔在工業(yè)上的應(yīng)用已非常普遍。在精餾過程節(jié)能中，采用熱集成技術(shù)可以顯著地降低系統(tǒng)的分離費(fèi)用56熱偶合精餾塔（thermalcouplingdistillationcolumns)在傳統(tǒng)的簡單精餾塔中，塔內(nèi)汽液兩相流動是靠冷凝器提供液相回流和再沸器提供汽相回流來實(shí)現(xiàn)的，這是精餾分離的必要條件，所以一個簡單精餾塔必須要有一個冷凝器和一個再沸器。

在設(shè)計(jì)多個塔（兩個以上）時，是否可以考慮：從某個塔內(nèi)引出一股液相物流直接作為另一塔的塔頂回流，或從某個塔內(nèi)引出汽相物流直接作為另一塔的汽相回流，這樣一來可在某些塔中可避免使用冷凝器或再沸器，從而直接實(shí)現(xiàn)熱量的偶合。另塔提供液相回流另塔提供汽相回流所謂的熱偶合精餾的構(gòu)想就是在塔間直接通過汽、液互逆流動來進(jìn)行物料輸送和能量傳遞的流程結(jié)構(gòu)。3-4采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)熱偶合精餾塔（thermalcouplingdistil57三產(chǎn)品熱偶合精餾塔結(jié)構(gòu)3-4采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)這種塔結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)兩塔序列有什么優(yōu)越性？工業(yè)應(yīng)用情況如何？帶有側(cè)線精餾的熱偶合復(fù)雜塔(Columnwithsiderectifier)三產(chǎn)品熱偶合精餾塔結(jié)構(gòu)3-4采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)這種塔結(jié)構(gòu)比58三產(chǎn)品熱偶合精餾塔結(jié)構(gòu)這種塔結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)兩塔序列有什么優(yōu)越性？工業(yè)應(yīng)用情況如何？3-4采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)帶有側(cè)線汽提的熱偶合復(fù)雜塔(Columnwithsidestripper)三產(chǎn)品熱偶合精餾塔結(jié)構(gòu)這種塔結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)兩塔序列有什么優(yōu)越性？59-25.17x106Kcal/hrHSR:921T/D(4.39wt%)STM1:1313Kg/hrKERO:1,333T/D(6.35wt%)STM2:1243Kg/hrLGO:3,822T/D(18.2wt%)STM3:3418Kg/hrRESIDUE:11,375T/D(54.16wt%)11015283138434956STM4:11603Kg/hr161oC1.41K364oC358oC349oC,1.85K180oC,1.53K219oC,1.68K209oC169oC265oC273oC,1.76K192oC132oC228oC168oCLSR:3,549T/D(16.9wt%)OFFGASCRUDE:21,000T/D-13.94x106Kcal/hr376,130Kg/hr-9.14x106Kcal/hr234,857Kg/hr-12.25x106Kcal/hr298,087Kg/hr

123oC0.97K60oC0.97K-27.80x106Kcal/hr-16.50x106Kcal/hr268oC15oC221oC281oC煉油廠常壓精餾塔3-4采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)-25.17x106Kcal/hrHSR:921T/D603-4采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)三產(chǎn)品熱偶合精餾塔結(jié)構(gòu)完全熱偶合塔(Fullthermallycoupledcolumn)帶有預(yù)分餾器的三產(chǎn)品精餾塔Dividing-WallColumn(Kaibel,1987)目前，這些節(jié)能型塔在工業(yè)上的應(yīng)用并不普遍，但隨著過程設(shè)計(jì)和控制技術(shù)的提高，其應(yīng)用將日趨廣泛。3-4采用復(fù)雜塔結(jié)構(gòu)三產(chǎn)品熱偶合精餾塔結(jié)構(gòu)完全熱偶合塔61第四節(jié)分離過程的綜合4-1

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4-34-4分離序列綜合的概念最優(yōu)精餾序列綜合的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分離過程與全系統(tǒng)的能量集成第四節(jié)分離過程的綜合4-1分離序列綜合的概念624-1分離序列綜合的概念問題：用簡單塔分離ABC三組分混合物為三個純組分，需要多個精餾塔，共有哪些方案？直接順序（A|BC——B|C）間接順序（AB|C——A|B）問題：如果原料相同，產(chǎn)品要求相同，這兩種分離順序的分離費(fèi)用相同嗎？4-1分離序列綜合的概念問題：用簡單塔分離ABC三組分混63問題：用簡單塔分離ABCD四組分混合物為純組分，需要多個精餾塔，共有哪些方案？A|BCDB|CDABC|DCDABC|DAB|CABA|BCDAB|CDA|BABC|DCDABC|DA|BCABCDB|CA|BCDBC|DABCDB|C4-1分離序列綜合的概念對于一定的混合物，指定產(chǎn)品要求，哪種方案最好（總費(fèi)用最?。?？問題：用簡單塔分離ABCD四組分混合物為純組分，需要多個精餾64化工生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到多組分混合物（N>3)的分離問題，如裂解氣的分離。如選擇不同的組分分離順序，則對應(yīng)的分離費(fèi)用有顯著差別，依此，如何確定一個最優(yōu)的分離順序是過程設(shè)計(jì)者需要考慮的重點(diǎn)問題。這一問題亦稱分離序列的合成（綜合），在化工過程優(yōu)化中占有非常重要的位置。分離序列綜合（合成）問題（King，1972)：給定待分離混合物，已知進(jìn)料的狀態(tài)（組成、流率、溫度和壓力），規(guī)定分離（產(chǎn)品）要求，以系統(tǒng)的總費(fèi)用（操作費(fèi)用加設(shè)備費(fèi)用）最小為目標(biāo)，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的分離順序（流程）。在本質(zhì)上，分離序列的綜合是一個最優(yōu)化問題，屬于混合整數(shù)非線性規(guī)劃（Mixed-integerNonlinear-Programming,MINLP）范疇。求解此類優(yōu)化問題時，一方面要找到最優(yōu)的分離順序；另一方面要是找到每個分離單元的最優(yōu)設(shè)計(jì)值（設(shè)備參數(shù)和操作條件），即在分離流程最優(yōu)化的同時，每一個操作單元的設(shè)計(jì)也要最優(yōu)化。1、分離序列綜合的定義4-1分離序列綜合的概念化工生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到多組分混合物（N>3)的分離問題，如65用簡單精餾塔分離不同組分的方案數(shù)組分?jǐn)?shù)方案數(shù)組分?jǐn)?shù)方案數(shù)21713232842945914305141048626421116796組合爆炸問題隨著混合物中組分?jǐn)?shù)N的增長，可供選擇的分離序列數(shù)呈指數(shù)增長，即出現(xiàn)所謂的“組合爆炸”。數(shù)學(xué)上稱此類組合優(yōu)化問題為NP-完全問題，其求解的時間復(fù)雜性（算法執(zhí)行基本操作的次數(shù)）和空間復(fù)雜性（算法執(zhí)行期間占用的存儲單元）隨問題的規(guī)模呈指數(shù)增長。如何處理組合優(yōu)化問題成為分離序列合成的關(guān)鍵難題之一，針對此，人們在長期的研究中提出了許多卓有成效的方法。2、分離序列綜合的組合優(yōu)化問題4-1分離序列綜合的概念用簡單精餾塔分離不同組分的方案數(shù)組分?jǐn)?shù)方案數(shù)組分?jǐn)?shù)方案數(shù)66研究方法1、經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法5、數(shù)學(xué)規(guī)劃法4、熱力學(xué)分析法2、進(jìn)化調(diào)優(yōu)法3、人工智能技術(shù)6、隨機(jī)優(yōu)化方法3、分離序列綜合問題的研究方法4-1分離序列綜合的概念想全部掌握這些方法可不容易啊！研1、經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法5、數(shù)學(xué)規(guī)劃法4、熱力學(xué)分析法2、進(jìn)化調(diào)優(yōu)法67第四節(jié)分離過程的綜合4-1

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4-34-4分離過程綜合的概念用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分離過程與全系統(tǒng)的能量集成第四節(jié)分離過程的綜合4-1分離過程綜合的概念684-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法（Heuristic,Knowledge-basedmethods)也稱啟發(fā)法或直觀推斷法，它應(yīng)用人們長期從工程實(shí)踐中積累下來的經(jīng)驗(yàn)和知識來排除和篩選一些不合理的組合方案，從而得到比較合理的分離流程。用于最優(yōu)精餾序列合成的幾個著名的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：（1）易分離的組分應(yīng)放在前面分離，難分離的應(yīng)放在最后處理；（2）推薦將各組分按輕到重的順序逐一分離（順序分離）；（3）進(jìn)料中占據(jù)分額大的產(chǎn)物應(yīng)該首先分離出去；（4）最好采用塔頂餾出物和塔底產(chǎn)物流量近于等摩爾分配；（5）應(yīng)將回收率要求很高的餾分放在塔系的最后進(jìn)行分離。4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法（Heuristi69五組分烴類分離序列合成舉例？4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列共需要幾個塔？共有多少種可行的分離方案？C3，iC4，nC4，iC5，nC5五組分烴類分離序列合成舉例？4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列70五組分烴類分離序列合成舉例4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列五組分烴類分離序列合成舉例4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列71五組分烴類分離序列合成舉例4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列根據(jù)規(guī)則（1）（易分離的組分應(yīng)放在前面分離，難分離的應(yīng)放在最后處理），哪些組分應(yīng)先分離，哪些應(yīng)后分離？塔1塔4中間兩個塔如何安排?。课褰M分烴類分離序列合成舉例4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列根72五組分烴類分離序列合成舉例4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列根據(jù)規(guī)則（2）（推薦將各組分按輕到重的順序逐一分離），可以確定一種分離順序。iC4C3nC41234這個順序是最優(yōu)的嗎？根據(jù)規(guī)則（3）（進(jìn)料中占據(jù)分額大的產(chǎn)物(nC5)應(yīng)該首先分離出去），如何使用？根據(jù)規(guī)則（4）（最好采用塔頂餾出物和塔底產(chǎn)物流量近于等摩爾分配），如何使用？五組分烴類分離序列合成舉例4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列根73最易分離的前面分離次易分離，近等摩爾分配最優(yōu)序列五組分烴類分離序列合成舉例4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列C3，iC4，nC4，iC5，nC5最難分離的最后分離最易分離的前面分離次易分離，近等摩爾分配最優(yōu)序列五組分烴類分74缺點(diǎn)：規(guī)則之間經(jīng)常發(fā)生矛盾和含義不清，不能保證合成出最優(yōu)的序列。優(yōu)點(diǎn)：使用簡便，不需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，一般能從大量可能的方案中篩選出一個或幾個合理的或接近最優(yōu)的序列。4-2用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成精餾序列為了克服傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法和調(diào)優(yōu)算法的一些局限性，二十世紀(jì)80年代興起的人工智能技術(shù)使這些方法更加完善。在人工智能技術(shù)中，專家系統(tǒng)（expertsystem）的應(yīng)用最為廣泛。它可以認(rèn)為是一種基于知識的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，研究者事先將有關(guān)專家的知識總結(jié)并形成一系列的規(guī)則，再將它們存入計(jì)算機(jī)（建立知識庫），然后采用合適的控制策略，對規(guī)則進(jìn)行推理、演繹、并作出最終的判斷和決策。與專家系統(tǒng)并行的還有模糊邏輯方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，它們在分離過程綜合研究中都得了到廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：規(guī)則之間經(jīng)常發(fā)生矛盾和含義不清，不能保證合成出最優(yōu)的序75第四節(jié)分離過程的綜合4-1

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4-34-4分離過程綜合的概念用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則法合成最優(yōu)精餾序列應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分離過程與全系統(tǒng)的能量集成第四節(jié)分離過程的綜合4-1分離過程綜合的概念764-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)該圖是一個分離4個組分的3塔精餾流程，由于分離任務(wù)不相同，冷凝器（塔頂汽相產(chǎn)品）和再沸器（加熱介質(zhì)）溫度不相同，操作壓力不相同，換熱器的負(fù)荷也不相同。流程中有3冷凝器，采用水冷卻，有3個再沸器，可采用不同的加熱介質(zhì)，該流程中存在多個不同溫位的換熱器，即形成一個換熱網(wǎng)絡(luò)。對于此類分離過程，可考慮采用熱集成技術(shù)（不同溫位換熱器熱匹配）來降低系統(tǒng)的能耗。4-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)該圖是一個分774-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)當(dāng)分離多組分混合物時，相互連接的多個塔由于其所完成的分離任務(wù)不同，因而常常在不同的溫度和壓力下操作。如果能用一個或幾個塔的塔頂蒸汽作為一個或幾個塔的再沸器的熱源，則可以顯著地減小公用工程消耗量，從而達(dá)到節(jié)能的目的。熱集成就是這樣一個通過匹配不同溫位的精餾塔冷凝器和再沸器而形成的換熱網(wǎng)絡(luò)。熱集成是實(shí)現(xiàn)精餾系統(tǒng)能量優(yōu)化利用的重要手段，是工業(yè)領(lǐng)域最有效的節(jié)能方法!注意與多效精餾的區(qū)別。4-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)當(dāng)分離多組分78舉例：假定最小傳熱溫差為10K，該流程能否實(shí)現(xiàn)熱集成（冷凝器和再沸器熱匹配）。如欲得到更大可能的熱集成，應(yīng)采用什么措施？4-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)舉例：假定最小傳熱溫差為10K，該流程能否實(shí)現(xiàn)熱集成（冷凝器79舉例：塔3和塔2可實(shí)現(xiàn)熱集成。塔3可省去冷凝器，其冷卻介質(zhì)為塔2塔底液體。塔2再沸器不需要外加熱量，其熱量直接由塔3塔頂蒸汽冷凝提供。采用熱集成不僅節(jié)約投資費(fèi)用（省去換熱器），同時節(jié)約操作費(fèi)用（塔2不需要外加熱量，塔3不需要外加冷卻介質(zhì)）。4-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)舉例：4-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)80舉例：提高塔3的操作壓力（提高溫度），塔3同塔2換熱后還可以與塔1換熱，公用工程費(fèi)用顯著降低，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更大熱集成。4-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)T=380K舉例：4-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)T=3814-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)4-3應(yīng)用熱集成概念優(yōu)化分離過程的換熱網(wǎng)絡(luò)82說明：（1）如何進(jìn)行熱集成要綜合考慮系統(tǒng)全局最優(yōu)化問題，即要使分離過程的總費(fèi)用最小。（2）在分