簡化設計對理想熱耦合精餾塔(HIDiC)性能的影響.pdf

1、以內(nèi)部熱耦合技術為基礎的理想熱耦合精餾塔((ideal heat-integrated distillation column，HIDiC)作為精餾塔的一個前沿發(fā)展，近年來高效率低能耗的特性備受研究學者的青睞。盡管理想HIDiC的概念上世紀就被提出，但對其的研究都停留在理論階段沒有實際應用到化工過程。究其原因是在精餾塔內(nèi)部設計和應用熱耦合技術時，管殼內(nèi)部狹小的空間造成了障礙。因此，對于更易設計與應用的HIDiC簡化結構的研究有其必要性。

2、
　　 從實際的觀點考慮，用三個外部換熱器近似代替HIDiC精餾段和提餾段之間的耦合部分在理論上是可行的。為此本文提出了理想HIDiC(簡稱S-0)的三種簡化設計。一種是精餾段和提餾段的頂部，中間和底部分別設置換熱器的設計(簡稱S-1)；一種是頂部和中間換熱器都設置在精餾段頂部塔板，提餾段頂部蒸汽經(jīng)壓縮與提餾段底部換熱構成底部換熱器的設計(簡稱S-2)；另一種是頂部、中間和底部換熱器都設置在精餾段頂部塔板的設計(S-3)。

3、>　　 對理想HIDiC以及三種簡化設計分別建立相對應的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型和動態(tài)數(shù)學模型，進行綜合與設計，并以乙烯乙烷二元理想物系分離為例，從固定傳熱面積和精餾段頂部壓力兩個方面對三種簡化設計進行模擬仿真，研究簡化設計對理想HIDiC性能的影響。結果表明S-1的靜態(tài)性質不如S-0，但動態(tài)特性得到了改善。S-2和S-3設計可以減小操作費用和操作費用，但相比于S-1的動態(tài)可控性變差。盡管通過增加換熱器的面積能夠減少操作費用，但簡化設計加強了頂部