精餾是重要的基本化工單元操作之一,但能耗在化工生產(chǎn)過程中占據(jù)首要位置。隨著精餾技術(shù)的廣泛應(yīng)用,精餾節(jié)能的研究具有重要意義。本文選取六種分離指數(shù)(ESI)的三組分混合物為研究對(duì)象,在Aspen plus軟件中建立了直接、間接和全熱耦合精餾的模擬流程,在給定的操作條件下進(jìn)行模擬計(jì)算�；旌衔镏懈鹘M分按沸點(diǎn)大小分為輕組分(A)、中間組分(B)、重組分(C),進(jìn)料組成比例分別為0.4/0.2/0.4、0.3/0.4/0.0.3、0.25/0.5/0.25、0.2/0.6/0.2、0.1/0.8/0.1,進(jìn)料熱狀況(q)從0到1之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。首先,根據(jù)簡(jiǎn)捷計(jì)算確定不同精餾方案的塔板數(shù),固定塔板數(shù)。通過Radfrac模塊進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算,調(diào)節(jié)參數(shù),在達(dá)到精餾要求的前提下,找到三組分混合物精餾分離時(shí)的最佳操作參數(shù)。通過對(duì)比分析模擬數(shù)據(jù),驗(yàn)證影響精餾能耗的因素。結(jié)果表明,ESI1、ESI=1和ESI1的六種體系,直接精餾的能耗均低于間接精餾能耗。進(jìn)料熱狀況能夠?qū)s能耗產(chǎn)生影響,對(duì)于不同ESI的三組分混合物體系,泡點(diǎn)進(jìn)料能耗最低。在輕、重組分含量相等,隨中間組分含量增加,精餾能耗隨之增加。分離指數(shù)不能完全作為判斷精餾能耗的參數(shù),將分離指數(shù)、組分間的相對(duì)揮發(fā)度和沸點(diǎn)差三者結(jié)合才能準(zhǔn)確判斷精餾能耗。對(duì)于全熱耦合精餾,主要研究影響全熱耦合精餾塔能耗變化的關(guān)鍵參數(shù)—?dú)庀嗷亓髁?V)、液相回流量(L)和進(jìn)料熱狀況(q)。模擬結(jié)果表明,三者對(duì)全熱耦合精餾能耗有明顯影響。在q值不變情況下,當(dāng)固定V(或L)為某一值時(shí),L(或V)有使全塔冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷最低值,進(jìn)而找到全塔熱負(fù)荷最低值。當(dāng)q發(fā)生變化時(shí),最小值位置同樣改變。從節(jié)能角度考慮,q=1時(shí)全熱耦合精餾的總熱負(fù)荷最小。對(duì)不同分離指數(shù)的體系,在最優(yōu)操作條件下進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)分離三組分混合物時(shí),組分B、C分離難度越大的體系,全熱耦合精餾能耗越高。當(dāng)組分B、C分離難度相當(dāng),組分A、B分離難度越大,能耗越高。在塔板數(shù)相同條件下,將三種精餾方案的能耗進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)并非所有體系都適合全熱耦合精餾。對(duì)于適合全熱耦合精餾的體系,與其余兩種精餾方案中的最低能耗相比,其節(jié)能效率能達(dá)到9%-46%。對(duì)于ESI1的體系,全熱耦合精餾節(jié)能效率不夠顯著,ESI1和ESI≈1的體系節(jié)能效果突出。不同分離指數(shù)的體系,在輕重組分含量相等時(shí),中間組分含量越大,節(jié)能效率越高。
【學(xué)位單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ028.31
【部分圖文】：

圖 1.1 內(nèi)部熱耦合精餾塔原理合精餾塔的相關(guān)研究，有許多成果，Hamaguchi 等[42]、N[45]、Kiss 等[46]相繼發(fā)表了相關(guān)綜述文章，對(duì)其研究進(jìn)耦合精餾的前景和未來的研究工作的進(jìn)行了展望。Yo了它與常規(guī)精餾的能耗大學(xué)，驗(yàn)證了內(nèi)部熱耦和精餾熱耦合精餾的熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，提出了一種分析-水體系進(jìn)行了連續(xù)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了內(nèi)部熱耦合精餾塔比了該塔的最佳操作范圍。李軍等[49]利用 Aspen plus 軟件模擬優(yōu)化，對(duì)不同塔結(jié)構(gòu)的節(jié)能效率進(jìn)行了模擬計(jì)算，，不同溫差下，能耗的變化規(guī)律，側(cè)重于對(duì)塔本身的spen plus 軟件對(duì)同軸式內(nèi)部熱耦合精餾塔進(jìn)行了模擬效率，在全回流操作條件下，通過對(duì)模擬計(jì)算得到的數(shù)與塔內(nèi)參數(shù)的關(guān)系。朱昌明等[51]運(yùn)用化工模擬軟件 A精餾塔對(duì)復(fù)雜的石油裂解生產(chǎn)乙烯副產(chǎn)的碳五餾分的五體系分離的可行性，考察了影響 HIDiC 能耗的因素塔的研究進(jìn)展

7塔的節(jié)能，增加了二者的節(jié)能效率，為實(shí)際生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。圖1.2 外部熱耦合精餾塔結(jié)構(gòu)示意圖1.4.3 Petlyuk 塔的研究進(jìn)展完全熱耦合精餾的概念提出之后，由 Petlyuk 等[54]對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步的研究和探索，提出了一種雙塔結(jié)合的塔結(jié)構(gòu)，通過新型的雙塔結(jié)構(gòu)能夠?qū)θM分混合物進(jìn)行高效分離的。因此，完全熱耦合精餾塔也被稱為 Petlyuk 塔。如圖 1-3 示，由主塔和預(yù)分塔組成，預(yù)分塔沒有冷凝器和再沸器。三組分混合物從預(yù)分塔進(jìn)料，通過從主塔引出氣相回流和液相回流，使得預(yù)分塔完成正常精餾塔的氣液相接觸，使得熱量得以耦合，達(dá)到混合物的初步分離。在此基礎(chǔ)上

第一章 文獻(xiàn)綜述將計(jì)算值通過模擬，得到優(yōu)化后的具體蒸汽流量，保證結(jié)果最優(yōu)uk 塔的四種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了比較了，分別是簡(jiǎn)捷法，使用 Winn 衡方法以及結(jié)合了汽液平衡法與 Duelist 算法優(yōu)化的新方法，從 P化，最終目的是最大限度地減少運(yùn)營(yíng)期超過 10 年的年度總成本。lus 軟件對(duì)三組分混合物進(jìn)行模擬優(yōu)化。通過對(duì)比不同精餾序列在求下的能耗變化規(guī)律，為三組分精餾在選擇最佳的精餾結(jié)構(gòu)時(shí)提]將熱泵技術(shù)添加到了 Petlyuk 塔、直接精餾、間接精餾以及側(cè)線的能耗和成本進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了方法的可行性，并對(duì)其經(jīng)濟(jì)性
【參考文獻(xiàn)】

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1 張治山;姜愛國(guó);李桂杰;高軍;徐冬梅;;含醇酯廢水恒沸精餾分離工藝的模擬研究[J];現(xiàn)代化工;2015年11期

2 李春利;陳媛;張林;閆磊;;內(nèi)部熱耦合精餾塔的操作性能與模擬[J];化工進(jìn)展;2015年11期

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