化工节能原理与技术2

1、化工节能原理与技术北京化工大学北京化工大学 2012 . 2（春季学期）（春季学期）CH2COOR1CHCOOR2CH2COOR3+CH3OHR1COOCH3R2COOCH3R3COOCH3+CH2OHCHOHCH2OH化学法：液碱催化酯交换，反应速度慢，工艺流程复杂，不 是绿色加工工艺生物法：采用生物酶作催化剂，距离大规模工业化较远高温高压（超临界反应）法：用超临界萃取（或液固萃取）后的液体原料；反应速度快，无催化剂；绿色加工工艺产物分相酯相甘油相蒸短链醇蒸短链醇真空蒸馏甘油真空蒸馏水洗干燥生物柴油醇水稀溶液醇水稀溶液无共沸物（甲醇/水）普通蒸馏无水甲醇共沸物（乙醇/水、叔丁醇/水）特殊蒸馏

2、无水乙醇（叔丁醇）关键技术后处理分离过程的分子热力学基础，用于建立过程数学模型特殊蒸馏分离醇水稀溶液（分离剂的筛选）0K时纯物质完美晶体的熵等于零节能的实质：防止和减少能量贬值现象的发生系统的边界：系统与外界的分界面固定的、移动的、真实的、假想的能量交换：热和功物质交换：物质的流进和流出，伴随着能量的交换开口系统（流动系统）：有物质交换和能量交换闭口系统：无物质交换孤立系统：无物质交换和能量交换绝热系统：无热量交换平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统如温度、压力、组成等满足力平衡、热平衡和化学平衡的状态（不存在不平衡势）开尔文温度，或称绝对温度）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变换气半水煤气水蒸气100 kmoln kmol (nH2O : nCO =6)T=380 653.15 K298.15 K298.15 KT KTS12TQdSreTQSSre12孤立STE

4、L0产STQSSH12产STQSSH12CVioutiinHdSmsdSmsTQ)()(/产ioutiinHmsdSmsTQ)()(/产0CVdS产STQSSH12inoutmsSmsS12,21TdsqreTS12V1V2T0 , 可逆热机T T0产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。说明：系统得到热量时，系统的 火用火用火用 SS1S2TT04312火用 火用QTTTQTQWEAQ/1/00max,T /K300T00火用火用火无 。空气的平均定压比热容为 1.0 kJ /(kg K)。设环境大气的温度为 27 P, T, u, SP0, T0, u0, S0max,0Awdvpduq0/TqdsdsTdvpduwdeA00max,)()(000001max,ssTvvpuuweA)()(00000ssTvvpueuadsTdvpduwdeA00max,)()(000001max,ssTvvpuuweA)()(2102102121max,ssTvvpuuee

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

7、ax,zzgccssThheewAAWHQCVioutiinHdSmsdSmsTQ)()(/产产STQS/0产ds产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)(，气体的扩散 火用 )/ln(00ppmRSi00000ln)/l

8、n(iiDRTppRTe单位质量气体的扩散 火用 对真实溶液 ？ 火用 ：用环境模型计算的物质化学 火用 火用 ：用环境模型计算的物质化学 火用火用 为零火用火用火用： 扩散 火用 纯态化合物的标准摩尔火用：000fjjchGEnE 火用 例 2-8 火用 附录1 和 附录 2 （无机与有机化合物的标准摩尔化学 火用）)15.298(00TEEchch 火用 （火用）：P0 、T0 下的燃料与氧气一起稳定流经化学 反应系统时，以可逆方式转变到完全平衡的环境状态所能作出的最大有用功。EFEO2pjjEnmax,AW2222max,)(OOjpjOOjpjAFEnEnSTHEnEnWE 火用 （火

9、用）（简化的近似计算公式。）hFQE950. 0hFQE975. 0rQElFhFQE 气体燃料 液体燃料 固体燃料 一般液体燃料和固体燃料 火用 （火用） 作业：用反应过程焓变计算火用 。 火用 损失：不可逆过程中 火用 的减少量 火用 衡算方程： 输入系统的 火用 = 输出系统的 火用 + 火用 损失 + 系统 火用 的变化 LUUWQEEEEE12 LUUWQEEEEE12QTTEHQ)/1 (0)()(1201201212SSTVVpUUEEUULHAESSTVVpUUQTTW)()()()/1 (120120120 LHAESSTVVpUUQTTW)()()()/1 (120120120)()()()/1 (120120120max,SSTVVpUUQTTWHALAAEWWmax,产STEL0环境、热源和系统的