【摘 要】
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虽然隔离壁蒸馏塔（Dividing Wall Column:DWC）能够在一个操作单元内实现三元混合物的分离,且具有较高的热力学效率,但是分离过程仍然具有很强的不可逆性,仍有进一步强化的潜力。为了解决此问题,本文将内部热耦合技术（Internally Heat Integrated Technology）应用于DWC,即将隔板中置的DWC分为两部分（高压段与低压段）,通过高压段向低压段传送热量,降
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虽然隔离壁蒸馏塔（Dividing Wall Column:DWC）能够在一个操作单元内实现三元混合物的分离,且具有较高的热力学效率,但是分离过程仍然具有很强的不可逆性,仍有进一步强化的潜力。为了解决此问题,本文将内部热耦合技术（Internally Heat Integrated Technology）应用于DWC,即将隔板中置的DWC分为两部分（高压段与低压段）,通过高压段向低压段传送热量,降低分离过程的不可逆性。由于DWC的高压段和低压段都有隔板,因此,内部热耦合的应用方式具有多样性和复杂性,既可以在隔板一侧实现传热,也可以隔板两侧同时实现传热。本文给出了四种内部热耦合中间隔壁塔（Heat Integrated Dividing Wall Column:HIDWC）的拓扑结构:隔板一侧传热（HIDWC-S）、高压段隔板两侧同时放热（HIDWC-L）、低压段隔板两侧同时吸热（HIDWC-U）以及高压段和低压段隔板两侧同时传热（HIDWC-A）。以年总成本（Total Annual Cost:TAC）最小为设计指标,本文给出了一种基于启发式搜索法的HIDWC优化设计策略,可以通过少量迭代搜索出HIDWC的最优设计。本文以两种实际三元物系（甲醇、乙醇、正丙醇和正戊烷、环戊烷、2-甲基戊烷）的分离为例,对HIDWC进行综合与设计。结果表明,与DWC相比,HIDWC虽然需要增加一定的设备成本,但是它能够显著地降低外部再沸器的热负荷和系统的操作成本,节能效益明显。同时,对于两种实际三元物系的分离,HIDWC的最优拓扑结构分别为HIDWC-U和HIDWC-L。
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