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小温差体系的精馏分离具有沸点相近、分离困难且分离费用高等特点。在如今资源、能源日益紧缺,提倡节能环保,强调可持续发展的大环境下,针对近沸体系的精馏分离,探索高效节能的工艺路线很有必要且刻不容缓。近年来,机械蒸汽再压缩(MVR)热泵技术凭借其巨大的节能优势在各领域中的应用已一步步走向成熟,如何将其成功应用于精馏分离并取得节能经济的效果成为一个值得关注的课题。 本文选取两个沸点相近的体系作为研究对象,即乙醇-异丙醇和仲丁醇-异丁醇体系,采用Aspen Plus化工模拟软件分别对两个体系进行不同工艺的模拟与优化。针对乙醇-异丙醇物系的相对挥发度随压力明显变化的特点,考察了常规精馏在不同操作压力下的分离情况,为佐证MVR热泵精馏的节能效果,重点研究了塔顶蒸汽直接压缩热泵精馏和塔釜液体闪蒸再压缩热泵精馏两种工艺,并对各个工艺进行了有效能分析和综合经济效益评价。为进一步研究MVR热泵精馏对近沸体系分离的节能效果,对仲丁醇-异丁醇体系分别进行了常规精馏、双效顺流精馏、双效逆流精馏及以上两种MVR热泵精馏工艺的模拟。由此比较了各个工艺的能耗、有效能损失及年总费用。 本研究得到如下结论:采用常规精馏分离近沸体系能耗大、费用高,实际应用很难推广。两种MVR热泵精馏工艺应用于以上两种近沸体系的分离,节能效果显著,具有很好的实际应用价值。对于乙醇-异丙醇体系,减压精馏有一定的节能优势,但是能耗仍然很大,与常规精馏相比较,塔顶蒸汽直接压缩热泵精馏和塔釜液体闪蒸再沸热泵精馏的节能效果均在80%以上,年总费用分别节省了77.3%和79.10%。对于仲丁醇-异丁醇体系,与双效精馏工艺比较,两种MVR热泵精馏工艺的节能效果分别是68.50%和71.78%,年总费用分别降低了58.65%和61.48%,远远优于双效精馏工艺。由此得出,采用MVR热泵精馏分离近沸体系,可以很大程度上降低能耗,有利于资源的再利用。因此对该技术的研究探索还需要进一步推进,使其充分发挥节能经济的优势成为可能。