考虑内部热集成的乙二醇反应精馏系统设计与优化-安维中

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1、第６４卷第１２期化工学报Ｖｏｌ．６４Ｎｏ．１２２０１３年１２月ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１３檭檭檭檭檭殐殐檭檭研究论文檭考虑内部热集成的乙二醇反应精馏檭殐殐檭檭檭檭檭系统设计与优化安维中１，林子昕１，江月１，陈菲１，周立明２，朱建民２（１中国海洋大学化学化工学院，山东青岛２６６１００；２辽宁奥克化学集团，辽宁辽阳１１１００３）摘要：针对环氧乙烷水合制乙二醇反应精馏过程反应热的利用和系统能量更大集成问题，提出一种将反应段和提馏段分割、从反应段移出热量供提馏段加热的内部热集成反应精

2、馏塔（Ｒ－ＨＩＤｉＣ）的设计。利用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ模拟软件，分析了内部热集成的可能性，优化了内部热交换量及其分布，给出了一种不需要再沸器的能量最大集成方案。研究表明，与传统的反应精馏塔相比，通过对内部热集成进行优化，乙二醇反应精馏塔可取消再沸器，系统需要的能量只由环氧乙烷水合反应热和外部压缩机提供，其操作费用将降低约４７．２％，总费用将降低约３９．１％，体现了其技术和经济优越性。关键词：反应精馏；乙二醇；反应热；内部热集成ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０４３８－１１５７．２０１３．１２

3、．０５４中图分类号：ＴＱ２２３．２４；ＴＱ０２１．８文献标志码：Ａ文章编号：０４３８－１１５７（２０１３）１２－４６３４－０７Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆａｎｉｎｔｅｒｎａｌｌｙｈｅａｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｒｅａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｆｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ１，ＬＩＮＺｉｘｉｎ１，ＪＩＡＮＧＹｕｅ１，ＣＨＥＮＦｅｉ１，ＺＨＯＵＬｉｍｉｎｇ２，ＺＨＵＪｉａｎｍｉｎ２ＡＮＷｅｉｚｈｏｎｇ（１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｃａ

4、ｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２ＬｉａｏｎｉｎｇＯｘｉｒａｎｃｈｅｍＧｒｏｕｐ，Ｌｉａｏｙａｎｇ１１１００３，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｏｓｅｅｋｆｕｒｔｈｅｒｈｅａｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｏｆｅｔｈｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅｂｙｒｅａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ（ＲＤ）ｔｏｐｒｏｄｕｃｅｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ，ｗｈｉ

5、ｃｈｉｎｖｏｌｖｅｓｒｅａｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈｈｉｇｈｌｙｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔ，ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ａｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙｈｅａｔ－ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄＲＤｃｏｌｕｍｎ（Ｒ－ＨＩＤｉＣ），ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｍａｘｉｍｉｚｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｉｐｐｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｗａｓｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄｉｎｔｏｔｗｏｐａｒｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅ

6、ｒｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓｓｏｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｂｅｔｗｅｅｎｒｅａｃｔｉｖｅｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｉｐｐｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｗａｓａｌｌｏｗｅｄ．Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎＡｓｐｅｎＰｌｕｓｓｏｆｔｗａｒｅｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｈｅａｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ａｎｄａｎｅｎｅｒｇｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｗｉｔｈｏｕ

7、ｔｔｈｅｎｅｅｄｏｆｒｅｂｏｉｌｅｒｗａｓｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎＲ－ＨＩＤｉＣ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄＲ－ＨＩＤｉＣｄｅｓｉｇｎｄｉｄｎｏｔｎｅｅｄａｒｅｂｏｉｌｅｒ，ｔｈｕｓ，ｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｅｒｇｙｉｎｐｕｔｃａｎｂｅｓｕｐｐｌｉｅｄｂｙｔｈｅｈｅａｔｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｙｄｒａ

8、ｔｉｏｎｏｆｅｔｈｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｐｏｗｅｒｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏａｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇａｎｄｔｏｔａｌｃｏｓｔｂｙ４７．２％ａｎｄ３９．１％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ；ｒｅａｃｔｉｏｎｈｅａｔ；ｉｎｔｅｒｎａｌｈｅａｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ２０１３－０８－１６收到初稿，２０１３－０８－２６收到修改稿。Ｒｅｃｅｉｖｅ