精馏是石油化工等工业过程中应用最广泛也是能耗最高的单元操作之一,而日益严峻的能源现状与环保要求,使得探索研究精馏过程的节能途径并应用于工业实际变得尤为重要。精馏塔作为这一过程中的高能耗装置自然也成为人们关注并研究的对象。在众多的精馏节能方法当中,耦合技术最为引人注目,是目前精馏塔节能研究的前沿。隔离壁精馏塔(DWC)是完全热耦合精馏塔(Petlyuk)的一种特殊结构,二者在热力学上是相等的。但因隔离壁精馏塔只需1个塔就可完成相同的分离任务,不仅降低能量消耗,而且减少了设备投资,所以引起人们的广泛关注。隔离壁精馏塔采用垂直隔板,将传统精馏塔从中间隔开,分成上段、下段、及由隔板分开的精馏进料段及中间采出段四部分,其效果相当于将Petlyuk塔的主塔和副塔放在一个塔内。如果不考虑隔板两侧的传热,隔离壁精馏塔在热力学上等同于一个Petlyuk塔,但在实际过程中,由于温差的存在,水平传热是不可避免的,这也使得二者不能绝对等效。隔离壁精馏塔虽然较传统精馏塔在降低能耗及设备投资方面已经显示出了出色的优势,但研究发现,通过对隔板两侧进行适当的热量耦合,使放热段的热量直接传递给吸热段,实现了热量的回收利用,从而进一步降低能耗。本文主要对隔离壁精馏塔的设计优化与水平传热进行了研究,以假想的三组分理想混合物A、B、C为例,利用三塔简捷计算法对隔离壁精馏塔进行了简捷计算,确定其基本结构,在此基础上,对隔离壁精馏塔进行了严格模拟,对主副塔塔板数、副塔进料位置、主塔循环流股连接位置、汽液相分流比以及中间组分采出位置进行优化。模拟计算采用Mathematica软件进行,对整个塔使用恒摩尔流假设,利用二分法和牛顿一拉夫森迭代法相结合的方法对隔离壁精馏塔的塔板温度、塔板浓度分布和气/液相流量进行计算。然后对优化后的隔离壁精馏塔进行了水平热耦合,通过对隔板两侧温度曲线的分析,寻求最优的耦合方式,发掘其节能优势。研究结果表明,通过对隔板两侧进行水平热耦合,可以降低其能耗,提高热力学效率,且通过选择适当的耦合方式如耦合板数、传热面积能够进一步提高其节能效果。在不同的物性条件如进料组成及ESI(分离指数)下对隔离壁精馏塔进行水平热耦合,均能实现一定的节能效果。且当进料组成中B组分摩尔分数越小时,水平热耦合隔离壁精馏塔节能效果越好。通过对不同ESI(分离指数)下隔离壁精馏塔水平传热的研究,进一步验证了水平热耦合对隔离壁精馏塔具有一定的节能效果。