基于间壁塔严格模型的板间热耦合研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:wintry5
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精馏操作是化学工业中应用的最为广泛的分离操作,但是它在一个工业流程中也是最为消耗能量的操作过程。间壁精馏塔作为一种提升过程能效的精馏塔在提出之初就被广为关注。但是,现有的间壁精馏塔研究中,并没有考虑到间壁两侧的传热过程;所以考虑到间壁传热的间壁精馏塔在能耗及经济效益上任然存在改进及提升的空间,这就是本论文的主要研究问题。本文建立了考虑间壁热量耦合的严格平衡级模型,并在模型的基础上,考虑了间壁传热过程。研究发现,在BTX体系中,考虑间壁两侧的热量耦合之后,以进料板为界,不同位置的热量耦合过程,对精馏塔的再沸器负荷的影响,其中包括积极的和消极的影响,并且根据不同塔板上的甲苯T浓度的变化情况,对再沸器负荷变化及其能耗变化做出了以下合理解释:1、进料板之上的热量耦合不利于节能过程,增加了再沸器的总负荷,应当尽量避免:进料板之下的热量耦合有利于节能过程,减少了再沸器的总负荷,在工程允许的范围内,应当尽量实现。2、间壁两侧的热量耦合对于中间组成甲苯(T)组成的浓度变化影响较大,通过减少中间组成向塔顶及塔底分配量,即降低中间组成的返混程度即可达到节能的目的,这同间壁精馏塔的节能原理是一致的。3、以10万吨/年的苯分离过程为例,通过进料之上避免换热,进料板之下进行换热,模拟结果显示,一年可以节省1.OMpa的蒸汽3330吨。本文建立了考虑间壁热量耦合的严格平衡级模型,但在热量耦合形式及热量耦合空间上仍然需要进一步研究,以和工业实际更加吻合。并且本文未考虑动态模拟过程的非线性情况对整个模型的影响,今后的研究可能会在热量耦合形式及空间以及动态模型等方面进一步研究。
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