完全熱耦合精餾塔的設計與模擬研究.pdf

1、精餾作為流程工業(yè)中成熟度最高、可靠性最好、應用最廣泛，也是能耗相對巨大的分離技術，其節(jié)能問題一直深受學術界和工業(yè)界的關注。對于完全熱耦合精餾塔，在預分餾塔和主分餾塔之間，由兩對流向互逆的熱耦合氣液流股進行連接，從而形成全熱耦合精餾。這種結構可最大程度的實現精餾塔之間的熱量耦合，提高了精餾過程的可逆性，從而大幅降低能耗，以及減少設備費用的投資。
　　在本文的研究中，首先采用了與全熱耦合精餾塔等價的“三塔模型”，建立了基于Fenske

2、-Underwood-Gilliand方法的較為系統的全熱耦合精餾簡捷設計法，可得到全塔理論板數、適宜的進料和側線液相采出位置以及操作回流比等參數，為之后的嚴格模擬提供了較好的初值。同時在建模過程中，確定了可使全塔最小氣相流率最小的中間組分分配比β的最優(yōu)區(qū)間，即在該區(qū)間內的β值可使全塔的最小氣相流率保持在最小狀態(tài)。
　　之后，本文以正戊烷、正己烷以及正庚烷物系為例對全熱耦合精餾作了嚴格的模擬研究和特性分析。在優(yōu)化過程中，著重調整了

3、進料板位置，討論了該因素對優(yōu)化結果帶來的影響。之后通過模擬，研究了氣液相耦合流股分割比RvRl與再沸器的熱負荷之間的變化規(guī)律，而且在確定的操作條件下，僅存在唯一一對使再沸器熱負荷最小的RvRl值，并且中間組分分配比β對再沸器熱負荷的影響也表現出了相同的規(guī)律。因此，需要選擇合適的Rv和Rl值來保證全熱耦合精餾塔在最優(yōu)條件下操作。
　　最后，本文對全熱耦合催化加氫精餾過程進行了模擬。以碳三餾分的催化加氫為研究對象，確定了合適的宏觀動力