用于分離共-近沸點混合物的復雜隔離壁蒸餾塔的綜合與設計.pdf

1、隔離壁蒸餾塔(DWC)能顯著提高熱力學效率，減少能耗和空間，是熱耦合技術的主要代表之一，與萃取蒸餾、反應蒸餾等技術結合可以用于傳統(tǒng)蒸餾技術不能或很難實現(xiàn)的共/近沸點混合物的分離。目前用于共沸點混合物分離的萃取隔離壁蒸餾塔(EDWC)，與傳統(tǒng)的萃取蒸餾技術(CEDC)相比，有很大的節(jié)能潛力，但也存在固有的缺陷。為了克服其固有的缺陷，本文提出了一種通過中間換熱提高EDWC穩(wěn)態(tài)性能的策略，這是論文的第一個創(chuàng)新點。除此，本文還提出了一種用于分離

2、近沸點混合物的新型反應隔離壁蒸餾塔(RDWC)，這是論文的第二個創(chuàng)新點。
　　本文提出了一種通過中間換熱提高萃取隔離壁蒸餾塔(EDWC)穩(wěn)態(tài)性能的策略。EDWC只有一個塔底再沸器，沸點較高的萃取劑在塔底產(chǎn)出，通常需要高壓熱源為其提供能量，使得EDWC在經(jīng)濟性能上處于劣勢（與CEDC相比）。本文利用萃取劑與待分離共沸物的沸點之間相差極大的固有特性，提出了一種通過中間換熱提高EDWC穩(wěn)態(tài)性能的策略。當萃取分離操作占主導地位時，可以通過

3、進料預熱器實現(xiàn)中間換熱;當萃取劑回收操作占主導地位或者二者作用相當時，中間換熱應加在隔離板底端以下的部分（即提餾段，中間再沸器是一個有利的選擇）。這兩種情況下，從塔底萃取劑回收的熱量都優(yōu)先可用作系統(tǒng)的熱源，因此可以大幅度提高其穩(wěn)態(tài)經(jīng)濟性能。本文采用兩個二元共沸混合物的分離對此策略進行評估，即碳酸二甲酯和甲醇以苯胺為萃取劑系統(tǒng)(DCM-MEOH-ANILINE)和丙酮和甲醇以二甲基亞礬為萃取劑系統(tǒng)(ACE-MEOH-DMSO)。研究結果表

4、明:與CEDC相比，采用中間換熱可以顯著提高EDWC的穩(wěn)態(tài)性能和經(jīng)濟效益。即使與中間換熱傳統(tǒng)萃取蒸餾塔相比，中間換熱萃取隔離壁蒸餾塔也不遜色。因此，將中間換熱技術引入到EDWC中是十分必要的，通過中間換熱萃取隔離壁蒸餾塔技術分離二元共沸混合物是很好的選擇。
　　本文提出了一種用于分離近沸點混合物的新型反應隔離壁蒸餾塔(RDWC)。對于近沸點混合物環(huán)己烷(ANE)和環(huán)己烯(ENE)的分離，傳統(tǒng)的蒸餾塔技術很難實現(xiàn)，但是采用以水為反應

5、萃取劑的傳統(tǒng)反應蒸餾系統(tǒng)對其進行分離有著巨大的經(jīng)濟效益潛力。本文以年總投資(TAC)為目標函數(shù)，綜合與設計了傳統(tǒng)反應蒸餾塔（即，水合反應蒸餾塔和水解反應蒸餾塔）系統(tǒng)（FSTRDC），適當過量的水可以取得更好的經(jīng)濟效益。雖然過量的水有利于ENE水合生成環(huán)己醇(NOL)，但是它在水合塔中會產(chǎn)生嚴重的返混效應，將不利于NOL在水解塔中水解生成ENE和水。為了抑制這些固有的缺陷，水合塔被改造成由從水解塔再沸器抽出的氣相直接為其供熱，由此產(chǎn)生了一