探析多组元全热耦合精馏分离的模拟研究

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1、2006年1月中文摘要对于三组元以上的多组分分离，全热耦合精馏塔较传统分离序列有较显著的节能优势。本文通过模拟全热耦合精馏塔(又称Petlyuk塔)，获得了不同进料条件对中阳J组分在预分馏塔塔顶产品流股中的分配比参数最优值的影响规律，进而为全热耦合精馏塔的设计和操作提供了依据。文章采用AspenPlus软件中RadFrac模型，在三塔模型的简洁法计算提供的初值基础上，对三组元混合物的全热耦合分离作了f”格的模拟研究。由于采用严格法模拟，克服了采用简洁法有可能产生较大偏差的弊端。研究过程中给出了全热耦合塔的设计方法，同时主要针对不同进料组成和组元的不同相对挥发度对决定系

2、统能耗的关键因素一一一中间组分在预分馏塔顶产品的分配比∥的影响进行了探讨。模拟结果表明，中间组分分配比口对全热耦合塔总热负荷影响显著。进料组成的不同比例分布以及不同相对挥发度分布对中问组分分配比∥的最优值均有影响。不仅不同相对挥发度的物系分离时，最优的卢值不同，同一分离物系在进料组成不同时，最优的卢值也不同。虽然在一些情况下，进料条件对卢最优值影响较为复杂，但全热耦合精馏塔具有与传统精馏分离序列合成十分相近的优化规则，即在预分馏塔中，夕的取值应符合优先分离量较大以及较容易分离的组分的准则。与分离序列合成相同，对于难以应用上述规则的比较复杂的情况，用fm格模拟方法确定全

3、热耦合的最优条件是必不可少的。此外，在三组元精馏分离模拟的基础上，文章对四组元全热耦合精馏分离进行了比较研究，通过添加重于重关键组分和轻于轻关键组分的第四组元，将中问组分分配比口的影响规律扩展为四组元分离，得到了与三组元全热耦合精馏分离相近的结沦。理论上，模拟结果可为全热耦合塔的没计与控制提供有益的参考。关键词：全热耦合塔精馏模拟中削组分分配比AspenPlusABSTRACTFullythermallycoupleddistillationcolumns(FTC，orPetlyuk)Callreduceenergyconsumptionandcapitalinves

4、tmentcomparingtoconventionaldistillationconsequencesforseparationofternarymid／ormulti—componentsmixtures．WiththeapplicationofAspenPlussoftware，rigoroussimulationswerefirstlyperformedtothefullythermallycoupleddistillationcolumnsforternaryhydrocarbonmixtureseparation，focusingonhowmiddleco

5、mponentfractionalrecoveryinfluencesoverallexpenseundertheconditionsofdifferentfeedcompositionsanddiverserelativevolatilities．Thesimulationcomesthroughwiththeoptimalvaluesofmiddlecomponentfractionalrecoveryobtainedfordifferentfeedconditions，includingfeedcompositionandfeedrelativevolatili

6、tyTheresultsshowthatthefractionalrecoveryisakeyfactorfortheenergyconsumption，ofwhichbestvaluedependsonthefeedconditions．Simultaneously,thedesignpmcedurewasgivenaswell．Asrigoroussimulationwasemployed，theresultswouldbehelpfulforpracticaldesignandcontrolofFTCcolumns．Basedonthesimulationoft

7、ernmThydrocarbonmixtureseparation，thesameprocedurewasperformedonquaternarymixtm'esaswell．Forbothternaryandquaternarymixtureseparation,wedrawthesimilarconclusionthatthefullythmlnallycoupleddistillationseparationhascloseoptimalstrategyasthesynthesisofseparationsequencesKEYWORDS：F