簡化內(nèi)部熱耦合精餾塔的綜合與設(shè)計.pdf

1、雖然理想內(nèi)部熱耦合精餾塔比常規(guī)蒸餾塔具有更大的節(jié)能潛力，但是由于其精餾段與提餾段之間的熱耦合設(shè)計與實施困難重重，使得它至今難以石油與化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用并推廣。因此，為了解決這一難題，有必要對其內(nèi)部熱耦合的結(jié)構(gòu)或傳熱方式進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。
　　 現(xiàn)有的關(guān)于內(nèi)部熱耦合結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果中，大部分都對內(nèi)部熱耦合精餾塔耦合部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，例如：日本的同心圓柱式傳熱結(jié)構(gòu)和多同心圓柱捆綁式傳熱結(jié)構(gòu)、美國的板翅式內(nèi)部傳熱結(jié)構(gòu)和隔離壁式內(nèi)部

2、傳熱結(jié)構(gòu)、英國的塔板式內(nèi)部傳熱結(jié)構(gòu)以及歐盟的熱交換屏式傳熱結(jié)構(gòu)等，但這些結(jié)構(gòu)都沒有在實際石油化工生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用，究其原因，可以總結(jié)為兩點：一，內(nèi)部熱耦合精餾塔的內(nèi)部傳熱裝置的面積大小受限于精餾塔塔殼的大小，使得傳熱面積的安排非常困難；二，幾乎所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)造復(fù)雜，造價昂貴，不符合投資者的要求。因此，傳熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計問題仍然是內(nèi)部熱耦合精餾塔能否得到推廣的關(guān)鍵。
　　 本文提出了一種新型的理想內(nèi)部熱耦合精餾塔的簡化結(jié)構(gòu)(SIH

3、IDiC，以下簡稱簡化結(jié)構(gòu))，將精餾段和提餾段之間的傳熱結(jié)構(gòu)安裝在精餾塔的外部，換熱器個數(shù)因此能夠合并而大幅度的減少，巧妙地避免了傳熱面積受到精餾塔的大小限制等問題。本文認(rèn)為僅需三個(或更少)的換熱器即可近似實現(xiàn)精餾段和提餾段之間的熱傳遞，其中一個換熱器安裝在精餾段和提餾段的頂部之間，以實現(xiàn)精餾塔的零外部回流操作；一個換熱器安裝在精餾段和提餾段的底部之間，以實現(xiàn)精餾塔的零外部回?zé)岵僮?；一個換熱器安裝在精餾段和提餾段的中部之間，分別為兩段

4、產(chǎn)生二次下降液量和上升蒸汽。由于三個換熱器的位置與大小是影響內(nèi)部熱耦合精餾塔熱力學(xué)效率的關(guān)鍵變量，而它們之間有著極其復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，因此，本文還開發(fā)了一個遞進(jìn)式的綜合與設(shè)計方法來權(quán)衡它們之間的關(guān)系。
　　 為了更好的研究理想內(nèi)部熱耦合精餾塔的簡化結(jié)構(gòu)，本文建立了常規(guī)精餾塔和理想內(nèi)部熱耦合精餾塔的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并同時提出了基于TAC的綜合與設(shè)計方法和基于T-H的熱力學(xué)分析方法。
　　 本文選擇了一個較難分離的二元混合物系乙烯/