用于分離共-近沸點(diǎn)混合物的復(fù)雜隔離壁蒸餾塔的綜合與設(shè)計(jì).pdf

1、隔離壁蒸餾塔(DWC)能顯著提高熱力學(xué)效率，減少能耗和空間，是熱耦合技術(shù)的主要代表之一，與萃取蒸餾、反應(yīng)蒸餾等技術(shù)結(jié)合可以用于傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)不能或很難實(shí)現(xiàn)的共/近沸點(diǎn)混合物的分離。目前用于共沸點(diǎn)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(shù)(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(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。除此，本文還提出了一種用于分離

2、近沸點(diǎn)混合物的新型反應(yīng)隔離壁蒸餾塔(RDWC)，這是論文的第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
　　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(gè)塔底再沸器，沸點(diǎn)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(jì)性能上處于劣勢(shì)（與CEDC相比）。本文利用萃取劑與待分離共沸物的沸點(diǎn)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(dāng)萃取分離操作占主導(dǎo)地位時(shí)，可以通過

3、進(jìn)料預(yù)熱器實(shí)現(xiàn)中間換熱;當(dāng)萃取劑回收操作占主導(dǎo)地位或者二者作用相當(dāng)時(shí)，中間換熱應(yīng)加在隔離板底端以下的部分（即提餾段，中間再沸器是一個(gè)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(jì)性能。本文采用兩個(gè)二元共沸混合物的分離對(duì)此策略進(jìn)行評(píng)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(jié)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(jì)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(shù)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(shù)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(diǎn)混合物的新型反應(yīng)隔離壁蒸餾塔(RDWC)。對(duì)于近沸點(diǎn)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(shù)很難實(shí)現(xiàn)，但是采用以水為反應(yīng)

5、萃取劑的傳統(tǒng)反應(yīng)蒸餾系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行分離有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益潛力。本文以年總投資(TAC)為目標(biāo)函數(shù)，綜合與設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)反應(yīng)蒸餾塔（即，水合反應(yīng)蒸餾塔和水解反應(yīng)蒸餾塔）系統(tǒng)（FSTRDC），適當(dāng)過量的水可以取得更好的經(jīng)濟(jì)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(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的返混效應(yīng)，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