轻组分绝对占优的蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的最优拓扑结构

隔离壁蒸馏塔(DWC)的双塔多段拓扑结构导致蒸汽再压缩热泵(VRHP)的应用具有多种可能性,包括单VRHP、多VRHP、多级VRHP以及它们的相互组合等复杂结构,这显著加剧了蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(DWC-VRHP)综合与设计的复杂性与烦琐性。为解决这一问题,针对轻组分绝对占优的三元宽沸点物系的分离问题推演了DWC-VRHP的最优拓扑结构,由此能够有效回避系统综合与设计过程中的结构搜索问题并显著降低模型化与搜索计算的工作强度。轻组分绝对占优与宽沸点物性导致了塔顶冷凝器与预分离蒸馏塔的提馏段是主要的热源与热阱,也决定了DWC-VRHP的最优拓扑结构,即一个二级VRHP与DWC的耦合系统。第一级VRHP用于进料预热,既充分利用温度提升跨度小的特点,又可以通过进料分流强化气液相间的物质传递。第二级VRHP用于加热预分离蒸馏塔的提馏段(或公共提馏段),能够最大限度地降低分离操作的非可逆性。采用苯/甲苯/邻二甲苯和正戊烷/正己烷/正庚烷两个物系的分离问题对所提出的DWC-VRHP的最优拓扑结构进行了分析与验证。通过与DWC以及DWC-VRHP其他潜在结构的系统性比较,显示了所提出系统结构在稳态性能方面的优越性。

双隔壁反应精馏塔的设计与控制

以1个反应精馏塔串接2个常规精馏塔的多塔流程为基础,通过过程强化设计了一种双隔壁反应精馏塔(R-DDWDC),左隔壁集成反应操作和分离操作,右隔壁集成2个常规分离操作,二者的有效协作能够显著降低过程的设备投资成本和操作能耗。在稳态设计的基础上,提出了一种R-DDWDC的5点温度控制策略。该温度控制策略能够抑制较大的进料流量和浓度干扰,且具有很小的稳态误差。研究结果验证了采用R-DDWDC可分离具有最不利热力学特性和不利动力学特性的四元反应物系。