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精馏是重要的基本化工单元操作之一,但能耗在化工生产过程中占据首要位置。随着精馏技术的广泛应用,精馏节能的研究具有重要意义。本文选取六种分离指数(ESI)的三组分混合物为研究对象,在Aspen plus软件中建立了直接、间接和全热耦合精馏的模拟流程,在给定的操作条件下进行模拟计算。混合物中各组分按沸点大小分为轻组分(A)、中间组分(B)、重组分(C),进料组成比例分别为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,进料热状况(q)从0到1之间进行调节。首先,根据简捷计算确定不同精馏方案的塔板数,固定塔板数。通过Radfrac模块进行严格计算,调节参数,在达到精馏要求的前提下,找到三组分混合物精馏分离时的最佳操作参数。通过对比分析模拟数据,验证影响精馏能耗的因素。结果表明,ESI>1、ESI=1和ESI<1的六种体系,直接精馏的能耗均低于间接精馏能耗。进料热状况能够对精馏能耗产生影响,对于不同ESI的三组分混合物体系,泡点进料能耗最低。在轻、重组分含量相等,随中间组分含量增加,精馏能耗随之增加。分离指数不能完全作为判断精馏能耗的参数,将分离指数、组分间的相对挥发度和沸点差三者结合才能准确判断精馏能耗。对于全热耦合精馏,主要研究影响全热耦合精馏塔能耗变化的关键参数—气相回流量(V)、液相回流量(L)和进料热状况(q)。模拟结果表明,三者对全热耦合精馏能耗有明显影响。在q值不变情况下,当固定V(或L)为某一值时,L(或V)有使全塔冷凝器和再沸器的热负荷最低值,进而找到全塔热负荷最低值。当q发生变化时,最小值位置同样改变。从节能角度考虑,q=1时全热耦合精馏的总热负荷最小。对不同分离指数的体系,在最优操作条件下进行对比,发现分离三组分混合物时,组分B、C分离难度越大的体系,全热耦合精馏能耗越高。当组分B、C分离难度相当,组分A、B分离难度越大,能耗越高。在塔板数相同条件下,将三种精馏方案的能耗进行比较,发现并非所有体系都适合全热耦合精馏。对于适合全热耦合精馏的体系,与其余两种精馏方案中的最低能耗相比,其节能效率能达到9%-46%。对于ESI>1的体系,全热耦合精馏节能效率不够显著,ESI<1和ESI≈1的体系节能效果突出。不同分离指数的体系,在轻重组分含量相等时,中间组分含量越大,节能效率越高。