探索内部能量耦合精馏塔及其节能效果的模拟研究

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1、天津大学硕士学位论文内部能量耦合精馏塔及其节能效果的模拟研究姓名：赵雄申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：袁希钢20080601摘要本文介绍了一种新型高效的精馏节能技术一内部能量耦合精馏技术。应用化工流程模拟软件ASPENPLUS和面向对象编程语言VB6．0对内部能量耦合精馏塔进行模拟研究。以苯．甲苯和丙烯．丙烷物系为例，模拟分析内部能量耦合精馏塔(HIDiC)的特性及其节能效果，将模拟结果与传统精馏塔(CDIC)及热泵精馏塔(VRC)进行比较。结果显示，内部能量耦合精馏塔的温度、流率和浓度分布都与传统精馏塔存

2、在较大的差别。对苯．甲苯物系，热泵精馏塔的节能效果最好，节能百分率可达40％。对丙烯．丙烷物系，理想内部能量耦合精馏塔的节能优势明显，节能百分率在60‰80％。鉴于换热量平均分布方式在现实中难以实现，本文提出了更合理的热温匹配方式，分析了压缩比、进料热状态及换热量分布方式对内部能量耦合精馏塔特性和节能效果的影响。压缩比和进料热状态对内部能量耦合精馏塔特性和节能效果的影响作用显著。压缩比越小，节能效果越好，但压缩比的下限为最小压缩比，否则会产生逆向传热。内部能量耦合精馏塔的节能效果随进料热状态的增加而增大。两种换热量分

3、布方式的节能效果基本一致，而热温匹配方式可以在压缩比较小时大幅度减小传热面积。将内部能量耦合精馏塔应用于分离多组元物系，得出与二组元物系基本一致的结论，表明内部能量耦合精馏塔同样适用于多组元物系的分离，只要物系的相对挥发度足够小，内部能量耦合精馏塔就可以显示出良好的节能效果。关键词：内部能量耦合精馏塔(HIDic)，压缩比，进料热状态，换热量分布方式，节能效果ABSTRACTAsanewandene哩黟‘e币cientdistillationtechnology，intemallyheat—integrateddiS

4、tillationcolunln(HIDiC)isstudiedbymeansofsimulationinthispaper．ThesimulationisperformedwithcommercialsoR、VareASPENPLuSandobject．orientedprogramminglanguageVB6．0．Themixtureofbenzene—tolueneandthatofpropylene-propanesystemsaretakenasthebasecasesinthesimulationsof

5、thecharacteristicsandtheene唱y-saVingeff．ectofHIDiC，thentheresultsarecomparedwitllthoseofconVentionaldistiIlationcolumn(CDIC)andheat．pumpdistillationcolumn(VRC)．Theresultsshowthatthedist—butionsoftemperature，nowrateandcompositionofHIDiCaredi脏rentf．romthoseofCDIC

6、．Forbenzene-toluenesystem，theene哩黟一saVingperf_bnnanceofVRC，withthevalueof40％comparedwimtheCDIC，isthebestandinthecaseofpropyJene-propanesystem，theHIDiCprovidesthebesteneIIgy-saVingperfornlanceof60％～80％．SincethemodeofaVeragedheatduty(AH)dist—butionisdimculttoachi

7、eveinreali吼amorereasonableheatdutydistributionmodecalledtemperatureandheatdu妙matching(THM)isproposed．Theinfluenceofcompressionratio，f．eedthennalconditionanddistributionmodeofheatdutyonthecharacteristicsandenergy-savingpe怕丌nanceofHIDiCwasanalyzed．Itisfoundthatth

8、echaracteristicsandene唱y-saVingperf．onllanceofHIDiCwereinnuencedsigni6cantlybycompressionratioandfeedthennalcondition．Theenergy-saVingpe晌manceincreaseswimthedecreaseofthecom