隔板蒸馏塔技术及其在空气分离中的潜在应用

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1、设计制造文章编号：1009-9425（2005）06-0011-04隔板蒸馏塔技术及其在空气分离中的潜在应用陈桂珍（杭州杭氧股份有限公司设计院，杭州市东新路388号310004）摘要：隔板蒸馏塔是完全热耦合蒸馏，具有节能、投资低的优点。文章介绍了隔板蒸馏塔的原理、结构及设计方法，并指出了它在空气分离中的潜在应用。关键词：隔板蒸馏塔；热耦合蒸馏；空气分离中图分类号：TQ051.8文献标识码：APlatedistillationcolumntechnologyanditspotentialapplicationinairseparationChenGui-z

2、hen（DesigningInstitute，HangzhouHangyangStockCo.，Ltd.，388DongxinRoad，Hangzhou310004，Zhejiang，P.R.China）Abstract：Platedistillationcolumnisacompletelythermalcouplingdistillationtechnology，withtheadvantagesofenergysavingandlowinvestment.Thefundamental，structureanddesignmethodofplated

3、istillationcolumnarepresentedinthispaper.Wealsoenumeratethepotentialapplicationsofthistechnologyinairseparation.Keywords：Platedistillationcolumn；Thermalcouplingdistillation；Airseparation精馏是技术最为成熟、应用最为广泛的分离单行精馏，进一步脱除重组分C，从而得到中间产品元操作，同时也是在过程工业中能耗高、投资高的B。低温精馏空气分离过程中氩气的分离就是采用设备，在炼油、石

4、化等行业中，其能耗占全过程的此原理。比例甚至高达70%，设备投资超过50%。因此，（2）侧线提馏SS（SideStripper）：其原理与SR蒸馏过程节能技术的研究具有极其重要的意义。相似，主塔的塔顶和塔底分别得到轻、重组分产品1热耦合蒸馏塔A和B，从主塔上部不含重组分处采出液相进行提馏，脱除其中的轻组分A，得到中间产品B。对于具有N组分的混合物，采用传统的分离（3）完全热耦合蒸馏FC（FullyThermally序列需要N-1个分馏塔才能得到所有组分的产品，CoupledDistillationColumn）最早由Petlyuk提出，因组分需经过多次蒸

5、发冷凝，从能耗上讲并不经济。此又称为Petlyuk蒸馏。进料在预分馏塔中进行初20世纪40年代提出的热耦合蒸馏技术，近年来得步分离，轻、重组分得到彻底分离，中间组分分布到迅速发展，因其在节能的同时降低了设备投资。于整个预分馏塔中，无重组分的塔顶气相与无轻组最简单的三组分热耦合蒸馏的流程如图1所示。分的塔底液相分别进入主塔进一步蒸馏，中间组分（1）侧线精馏SR（SideRectifier）：三组分原料B在主塔中间富集提纯，轻、重组分A和B分别在A、B、C进入主塔进行蒸馏，塔顶和塔底分别得塔顶、塔底得到分离，从而实现三个产品的完全到轻组分产品A和重组分产品C

6、，在主塔的下部，分离。不含轻组分处（轻组分浓度极低）侧线采出气相进收稿日期：2005-07-24作者简介：陈桂珍（1966—），女，高级工程师，浙江工业大学化机专业毕业，在杭氧从事空分精馏塔的设计和研究工作。深冷技术2005年第6期CryogenicTechnoIogy162005·11·设计制造陈桂珍：隔板蒸馏塔技术及其在空气分离中的潜在应用（a）侧线精馏SR（b）侧线提馏SS（c）Petlyuk预蒸馏FC图1三组分热耦合蒸馏热耦合蒸馏与传统的精馏序列分离相比，原本与传统的精馏序列相比，能耗与设备投资都能需要的四个换热设备减少为二～三个，从而达到节降低

7、30%左右，一些特殊的物系，节能幅度甚至能的目的。达到50%～60%。此外，结构紧凑还带来占地面SR与SS的设计及控制相对简单，已经获得广积小、管线短等相关的优势。泛应用，FC没有成熟的设计方法，在控制上比较目前广泛应用的商用过程模拟软件都可以用来复杂，相当长时间内未能得到工业应用。近年来随精确计算隔板蒸馏塔，比如ASPENPLUS和HYSYS着人们对精馏技术及其控制技术的进一步研究，根等，前者有现成的隔板蒸馏塔模块，HYSYS则需据完全热耦合蒸馏原理开发的隔板塔已经获得成功要用两个塔并联来实现。无论采用哪种方法来模拟应用。计算，其自由度都有五个：冷凝器

8、、再沸器、三个产品。典型的设计指定（DesignSpecification）为三