透热精馏过程模拟与实验研究

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1、透热精馏过程模拟与实验研究TheProcessSimulationandExperimentalStudyofDiabaticDistillation学科专业：制药工程作者姓名：李娟指导教师：白鹏教授天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期

2、：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要透热精馏通过在塔内不同塔板上设置多个中间换热器，在冷凝器与再沸器之间再次进行热负荷分配，从而降低能量品位，减少熵产。透热精馏可分为完全透热精馏和关键塔板透热精馏，包含透热精馏塔

3、、透热提馏塔以及含有精馏段和提馏段的透热精馏塔三种操作方式。本文通过AspenPlus非平衡级模拟，以正丙醇-异丙醇物系为例，对精馏段和提馏段同时透热、精馏段单独透热和提馏段单独透热进行不同透热量分布方式下的完全透热和关键塔板透热研究。在维持理论板数、回流比和产品流率不变的情况下，分析了透热操作对塔内气液负荷、传质推动力分布及其波动、总熵产、分离效果以及冷凝器和再沸器热负荷的影响。三种透热量分配原则为（1）平均分配热量；（2）按有效能损失分配热量；（3）按塔板组成差分配热量。模拟结果表明，同时对精馏段和提馏段进行透热并不利于降低熵产；精馏段透热操作同时影响提

4、馏段的操作，反之，却几乎没影响。对精馏段进行透热并不利于降低全塔熵产，产品浓度增大0.42%，而熵产增大19.25%。对提馏段进行透热能显著降低熵产，塔顶产品浓度降低0.36%，而熵产比绝热精馏降低了15.96%。按塔板组成差进行透热量分布比其他两种热量分布方式能得到更低的熵产。最后，本文使用正丙醇-异丙醇物系进行了间歇透热提馏的实验验证。填料层高80cm，填料为φ3*3mm不锈钢θ网环填料。控制塔压降在146Pa左右，实验结果表明：（1）塔身透热量越多，塔釜加热功率越低；（2）相同分离时间下，当透热量为40w时，塔釜正丙醇浓度降低0.46%，而塔釜加热功率

5、降低了15%；透热量为80W时，塔釜正丙醇浓度降低1.75%，而塔釜加热功率降低了27.5%。关键词：透热精馏，操作参数，熵产，模拟计算IABSTRACTBylocatingmorethanoneheatexchangeralongthecolumn,adiabaticdistillationcolumncanredistributetheheatrequirementsoverthewholelengthofthecolumn,resultinginalowerentropyproductionandenergygrade.Thediabaticdisti

6、llationcanbedividedintocompletelydiabaticdistillationandpartiallydiabaticdistillation,consistingofdiabaticrectifyingcolumn,diabaticstrippingcolumnanddiabaticdistillationcolumn.Inthisarticle,therate-basedmodeofAspenPluswasusedandtheseparationofthepropanol-isopropanolwasstudied.Theco

7、mpletelydiabaticoperationwasappliedtotherectifyingandstrippingsectiontogetherandindividually,sodidthepartiallydiabaticoperation.Thenumberofstages,therefluxratioandtheproductflowratewerekeptconstantbeforeandaftertheintroductionoftheintermediateheatexchange.Thevapor-liquidprofile,tra

8、nsferforcesprofileanditsva