作为石油化工行业最常用的分离技术,精馏过程尽管能实现物质的提纯,但是以消耗大量能量为代价的。长久以来,人们不断对精馏塔进行改进来提高其热力学效率。其中最著名的当属前苏联学者提出的Petlyuk塔,它是一种热耦合结构,由两个常规精馏塔构成,其中一个省去了冷凝器和再沸器,两塔的耦合是通过相互连接的四个气液相流量实现的。这一新颖的结构不仅能大幅降低能耗,还能节省设备投资。随后提出的隔离壁精馏塔(DWDC)指的是在常规精馏塔的基础上,在其内部加入一块垂直放置的隔板得到的,它作为完全热耦合塔的一种形式,自然也秉承了Petlyuk塔的优点。虽然DWDC有着它的优点,但由于存在大量的设计和操作自由度,使得它不像常规精馏塔那样容易设计及控制。当指定DWDC的三种产物纯度规格(即塔顶、侧线和塔底主要产物纯度规格)时,由于预分馏塔与主塔不恰当的耦合作用,使得中间产物纯度不能从稳态工作点处得到显著提高,这严重限制了DWDC的可行性及可操作性。该问题反映了DWDC的本质缺陷,本课题组根据其形成机理将其命名为黑洞问题。针对该问题,本文基于过设计的原理,提出通过调整DWDC各区域的塔板数来缩小黑洞的方法。这种设计方法能够改善预分馏塔和主塔不恰当的耦合关系,从而使得对象的可行性及可操作性得到扩展。为了验证所提方法的可行性及有效性,采用了三个分离物系(理想三元混合物A、B、C的分离、实际三元混合物苯、甲苯、邻二甲苯的分离以及乙醇、丙醇、丁醇的分离)。结果证实通过合理调整各区域的塔板数,能有效的缩小黑洞。因此,所提方法是对过程设计和过程可操作性的合理折衷,应被视为DWDC的一种广义过程设计方法。