过程强化是国内外化工领域长期奋斗的目标,旨在于从设计上实现不同过程的整合,不仅能够减少设备费用和资金投入,而且能够实现环境和安全的双重增益。内部热耦合蒸馏塔和反应蒸馏塔是该技术的杰出代表,近年来引起了人们的广泛关注。本课题将这两种技术结合起来提出了一种新型过程强化技术,即内部热耦合反应蒸馏塔(简称HIRDC)。发掘内部热耦合反应蒸馏塔在化工过程中的潜在优势是本文的主要目的。内部热耦合反应蒸馏塔是由一支高压塔与一支低压塔所构成的系统单元,低压塔的上升蒸汽经压缩机加压后进入高压塔。通过调节两塔的压差来保证传热温差,进而实现高压塔与低压塔之间的热传递。反应蒸馏塔中的精馏段和提馏段分别置于高压塔和低压塔,根据反应段分布的不同内部热耦合反应蒸馏塔的结构设计可以分为三种,分别是反应段置于高压塔(H-HIRDC)高压塔-低压塔(M-HIRDC)和低压塔(L-HIRDC)。本研究以系统的年均投资成本最优为设计目标,提出了一种内部热耦合反应蒸馏塔的系统性综合与设计方法。本文选取了三种不同类型的理想四元反应蒸馏系统作为例子,从反应热(即,吸热反应和放热反应)、物系相对挥发度、化学平衡常数三个方面对内部热耦合反应蒸馏塔的可行性进行系统研究。系统仿真的结果证实了,如果反应塔板能适当地安置在高压塔或高压塔-低压塔,与传统的反应蒸馏塔相比,内部热耦合反应蒸馏系统可获取更好的经济效益。反应段位于蒸馏塔顶部的结构应用内部热耦合技术能够实现系统年均投资成本最大程度的降低。