内部热耦合精馏塔的初步设计(I) 模型化和操作分析

引　言将热量从精馏段传到提馏段来实现节能是精馏过程节能的一种有效方法 ,即二次回流和蒸发[1](ＳＲＶ) .内部热耦合精馏塔 (ＩＴＣＤＩＣ)的热耦合机理仍是ＳＲＶ方法 ,但去掉了再沸器和冷凝器 ,具有较大的节能潜力 .它的研究只有近 1 0年的历史[2 ,3],目前 ,还没有见到详细的操作分析和设计优化的文献报道 ,只有一些较为相关的文献[4 ,5 ].本文对理想热耦合精馏塔进行了建模和操作分析 .1　模型化图 1是ＩＴＣＤＩＣ的示意图 .精馏段和提馏段被分为两个塔 .热耦合通过两段之间的热交换器来实现 .为了提供传热必须的推动力 ,精馏段将在较…     

差压热耦合精馏回收处理含二甲基乙酰胺废水的工艺研究

采用差压热耦合精馏工艺对含二甲基乙酰胺(DMAC)的废水进行回收处理。利用ASPEN PLUS过程模拟软件中的RADFRAC严格精馏计算模型,采用NRTL-RK方程计算气液相平衡数据,对单塔精馏工艺进行模拟。在此基础上,对提出的差压热耦合精馏工艺进行过程模拟与参数优化,得到了差压热耦合精馏处理含DMAC废水的最佳工艺参数、塔内气液浓度分布、精馏塔设备参数等。模拟结果表明,差压热耦合精馏工艺比常规的单塔精馏工艺节能约73.4%。     

精馏耦合工艺研究进展及展望

本文重点介绍了萃取精馏、反应精馏、结晶精馏、热耦合精馏、渗透蒸发精馏、萃取反应精馏、热耦合反应精馏和热耦合萃取精馏工艺。并结合目前精馏耦合工艺的现状,对其未来发展趋势进行了展望。     

热耦合精馏工艺的模拟

为了进一步了解热耦合精馏工艺的适用范围,同时寻找其中经济性较优的工艺流程,本文利用Aspen Plus流程模拟软件,针对相对挥发度依次递增的四组二元物系(苯-氟苯、苯-正庚烷、苯-甲苯、苯-氯苯)分别开展了常规精馏和4种热耦合精馏工艺(热泵精馏塔、理想内部热耦合精馏塔、内部热耦合精馏塔简化构型、差压热耦合精馏塔)的模拟研究,过程优化的目标函数为年均总费用最低。通过优化结果的对比可知,热耦合精馏工艺在分离相对挥发度较小的物系时能耗相对较低,经济性相对较好,其中又以热泵精馏塔和差压热耦合精馏塔的效果最为显著;而在相对挥发度较大的物系分离中,常规精馏则是较为合适的工艺选择。此外,随着投资回收期的减小,热耦合精馏工艺相对于常规精馏工艺的优势也有所下降。     

三组元全热耦合精馏过程的模拟计算

本文利用Aspen软件对三组分进料全热耦合精馏的分离流程进行设计和模拟,建立了相应的具体计算步骤。首先利用三塔模型把热耦合精馏过程简化为3个单独的简单清晰分割塔,通过简捷法设计和模拟得到塔板数和回流比等初值后进行严格法模拟,得到热耦合精馏的数据和操作条件。然后采用Aspen软件中的RadFrac模型,将三塔模型的模拟初值代入全热耦合模块进行严格模拟。结果表明,采用全热耦合精馏分离C4三组分比传统精馏的直接序列和间接序列节能约为20%。     

高纯三氯氢硅精馏节能工艺的模拟分析

针对多晶硅生产中高纯三氯氢硅精馏提纯过程能耗较高的特点,分别将热泵和差压热耦合精馏节能工艺应用到高纯三氯氢硅精馏提纯过程中,并使用Aspen Plus软件对这2种节能工艺进行模拟分析比较,计算得到各工艺流程的能耗,实现了过程的节能和优化.模拟结果表明,热泵和差压热耦合精馏节能工艺对三氯氢硅传统二塔精馏过程均起到了显著的节能效果,其中塔顶蒸汽压缩型、塔釜液闪蒸型热泵精馏过程分别节能66.1％、62.8％,差压热耦合精馏过程节能50.1％.     

基于Aspen Plus的三组分混合物精馏节能方案的模拟研究

介绍了直接精馏、间接精馏及完全热耦合精馏3种精馏方案,利用Aspen Plus软件对分离指数为0.69和1.2的三组分混合物,在中间组分摩尔分数为0.2,0.4,0.5,0.6及0.8,进料热状况q值为0,0.2,0.4,0.5,0.6,0.8,1的条件下,进行了直接精馏、间接精馏和完全热耦合精馏的模拟优化。模拟结果表明:对于直接精馏和间接精馏,当进料组成相同时,进料热状况值为1时能耗最低;当进料热状况值一定时,中间组分摩尔分数为0.2时,能耗最低;分离指数为0.69的三组分混合物进行完全热耦合精馏时,进料中间组分摩尔分数与进料热状况值相等时,热负荷最小;对于同一分离体系,3种精馏方案中完全热耦合精馏最为节能。研究结果为减少精馏过程中的能耗提供了理论依据。     

内部热耦合空分塔的节能优化分析

内部热耦合精馏是迄今为止所提出的节能效果最好,而唯一没有商业化的节能技术。将内部热耦合技术用于空分塔,可以带来良好的节能效果。根据低温空气分离过程以及三组分精馏的特点,提出了一种新的内部热耦合空分精馏塔优化模型。在优化模型基础上,对热耦合塔进行了深入的节能优化与分析,并且与常规空分仿真结果进行了比较分析,压缩机能耗下降20.75%,产值增加17.46%,单位产值能耗下降32.53%。内部热耦合空分塔的提取率以及能耗均优于常规热耦合空分塔,节能效果显著。     

热耦合技术应用于共沸精馏系统的研究

以异丙醇脱水为例提出了一种热耦合共沸精馏序列的设计和优化方法,应用该方法可以将常规的双塔共沸精馏序列转化为热耦合共沸精馏序列并保证各操作参数的最优值。同时,利用Aspen Plus模拟软件,对异丙醇脱水的常规共沸精馏序列和热耦合共沸精馏序列进行了模拟分析。结果表明,热耦合共沸精馏序列不但提高了热力学效率、降低了能耗,并且能较大幅度地减少CO2排放量。     

物系和分离要求对最优三组元精馏结构选择的影响

针对三组分混合物的分离,选取6种不同分离指数的物系,根据多种进料组成和分离要求,对传统的直接分离序列和间接分离序列及其热集成方式、部分热耦合精馏中的侧线精馏和侧线提馏、完全热耦合结构（即隔板塔）进行了模拟与优化设计,并以年度总费用最低为目标选出各种情况下的最优精馏结构。结果表明,分离指数、进料组成及分离要求都对精馏结构的优化选择都有显著影响,热集成精馏、部分热耦合以及完全热耦合精馏结构分别在不同条件下各具有优势。根据分析结果,对影响最优三组元分离精馏结构的因素进行归纳。