本文關鍵詞：熱耦合精餾工藝設計與經(jīng)濟性分析　出處：《天津大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 熱耦合精餾 HIDiC 熱分配比 相對揮發(fā)度 年均總費用

【摘要】：在以往的研究中,包括熱泵精餾塔和各類HIDiC構型在內(nèi)的熱耦合塔工藝在分離近沸點物系時較傳統(tǒng)精餾塔表現(xiàn)出了良好的節(jié)能效果和經(jīng)濟優(yōu)勢。本文在前人工作的基礎上,利用Aspen Plus模擬軟件對多組二元物系開展了關于傳統(tǒng)精餾和各類熱耦合精餾工藝的對比研究,并針對特定HIDiC構型進行了詳細地設計分析和優(yōu)化研究。在對丙烯-丙烷分離過程的分析討論中,本文基于同軸式HIDiC構型提出了一種強化換熱的改進HIDiC構型,該構型在原有塔內(nèi)換熱的基礎上,又將精餾段塔頂蒸汽經(jīng)再壓縮后與提餾段塔底液體進行換熱,從而代替了使用低壓蒸汽作為熱源的再沸器。文中對該構型中存在的三個關鍵性操作變量做了詳細的優(yōu)化分析,即塔內(nèi)、塔外的熱量分配問題,精餾段操作壓力和第二壓縮機壓縮比的取值問題。優(yōu)化結果顯示年均總費用隨著換熱方式逐漸由塔內(nèi)多換熱板向塔外單一換熱器轉(zhuǎn)變而逐漸減小。由此,本文開發(fā)了一種新型的雙塔分離式HIDiC構型,在該構型中,塔內(nèi)平行塔板間無換熱,換熱均在塔外換熱器中進行。該新工藝在年均總費用和總能耗方面的表現(xiàn)均優(yōu)于其他所有熱耦合塔工藝。此外,本文另針對相對揮發(fā)度依次遞增的四組二元物系(苯-氟苯、苯-正庚烷、苯-甲苯、苯-氯苯)開展了傳統(tǒng)精餾和四種熱耦合精餾工藝(熱泵精餾、HIDiC通用構型、HIDiC簡化構型、差壓熱耦合精餾)的模擬研究,分析結果表明,熱耦合節(jié)能工藝在分離相對揮發(fā)度較小(沸點差較小)的物系時,相比于傳統(tǒng)精餾表現(xiàn)出良好的節(jié)能效果和經(jīng)濟優(yōu)勢;隨著物系的相對揮發(fā)度不斷增大,熱耦合工藝的優(yōu)勢逐漸減小甚至消失。當熱耦合精餾工藝在分離體系下能夠發(fā)揮其節(jié)能優(yōu)勢時,又以熱泵精餾塔和差壓熱耦合精餾塔的效果最為顯著,而HIDiC相關塔工藝由于其特殊的操作特性,在經(jīng)濟性方面并不具有良好的競爭態(tài)勢。此外,HIDiC構型的換熱形式和換熱器換熱位置的選擇將對工藝最終的經(jīng)濟效益具有重要影響。
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【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ028.31

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