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精馏是分离液体混合物最常用的方法,也是化学工业和石油化工能耗最大的单元操作之一,因此精馏过程的节能研究显得非常重要。
多效精馏是高压塔的塔顶蒸汽向低压塔的塔底供热,同时它自己也被冷凝,从而能量得到充分的利用。这种综合考虑各物流的能量级别状况,进行相互换热,可以减少有效能的损失、提高热力学效率,所以它具有非常明显的节能效果。且容易操作,因此实用性强。
本文选取了不同分离指数ESI的三组烃类混合物(ESI=0.18:异丁烷/正丁烷/正己烷; ESI=1.04:正戊烷/正己烷/正庚烷;ESI=1.86:正丁烷/异戊烷/正戊烷),利用Aspen plus化工模拟软件中的RADFRAC模块和PENG-ROB热力学计算模型,系统模拟了多效精馏顺流(DQF、IQF)、逆流(DQB、IQB)及常规精馏(DQ、IQ)的此三种烃类混合物的不同进料组成的分离。在对各工艺参数进行优化的基础上,比较了各精馏构造的节能效果和热力学效率,并计算了它们的年度总费用(TAC)。
结果表明,不同进料组成的各模拟结果趋势一样,其不影响精馏方案的选择;多效精馏序列较常规精馏序列节能30%多,节省耗资也高达33%,且热力学效率普遍较高。而且当混合物分离指数大于1和接近1时,多效精馏构造节能更明显、节省耗资更多,所以多效精馏更适合分离这两类混合物。同时综合节能效果、热力学效率、年度总费用得知不同分离指数的混合物的最优精馏方案,即ESI小于1或大于1的混合物,多效顺流精馏方案IQF、DQF最优;而ESI接近1的混合物,多效逆流精馏DQB最优。