三效精馏节能规律研究及应用系统设计.pdf

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1、第lO期张鹏等．三效精馏节能规律研究及应用系统设计三效精馏节能规律研究及应用系统设计张鹏h王琨¨孙鹤2(1．吉林化工学院a．化工与材料工程学院；b．化学与制药工程学院，吉林吉林132022；2．东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)摘要用工程模拟软件PROII对不同条件下的各三效精馏流程进行优化模拟，研究进料温度、进料组成、进抖相对挥发度对节能效率的影响。结果表明．三效精馏更适宜于进料相对挥发度小于6的物系，节能率可达50％以上，除逆流三效塔釜进料精馏适用于常温进料外，其余各流程均适用于泡点及以上温度进料。除顺流三效塔顶进料精馏外其余各流程均适

2、用于进料中轻组分含量大于重组分含量的情况，进料温度对节能率的影响比进料相对挥发度和进料组成要显著，是关键的影响因素。根据三效精馏节能规律，编制了三效精馏应用系统，为三效精馏的应用设计、流程选择提供了平台。关键词三效精馏节能率应用系统中图分类号TP273文献标识码A文章编号1000-3932(2011)10-1239-03精馏过程是分离液体均相混合物的单元操作，已成为石油炼制、石油化工和其它化工过程中应用最为广泛的传质单元操作过程。但精馏过程也是石油化工领域中能耗最大的单元操作之一，其能耗约占化工厂总能耗的三分之一，有时甚至更多。据统计，在美国精馏过程的能

3、耗占全国能耗的3％，若从中节约10％，每年可节省5亿美元。我国炼油厂消耗的原油占其炼油量的8％～10％，其中很大一部分消耗于精馏过程¨’21。显然，精馏过程的节能控制潜力很大，其效率的提高将会对化工过程和环境保护产生极大的影响，具有重要的意义。从上世纪70年代以来，研究者已经从热力学、操作原理等角度提出了大量的精馏节能的工艺流程，如多效精馏、热泵精馏及热偶精馏等方法¨。1，其中三效精馏因其高的节能率而引起学者的关注M-，但是由于其模拟计算和选择应用的复杂性，有关三效精馏的研究和应用还很少，更未见三效精馏节能规律的系统总结报道。1三效精馏流程三效精馏按进料

4、方向与操作压力梯度方向是否一致及进料的位置不同可划分为5种流程，即平流三效精馏、顺流三效塔釜进料精馏、逆流三效塔釜进料精馏、顺流三效塔顶进料精馏和逆流三效塔顶进料精馏，具体工艺过程分别如下：a．平流三效精馏。低压塔、中压塔和高压塔都有进料，高压塔的塔顶蒸汽作为中压塔塔底再沸器的热源，高压塔塔顶冷凝器与中压塔塔底再沸器合为一个设备，中压塔和低压塔亦如此，三塔的塔顶和塔底均有产品采出。b．顺流三效塔釜进料精馏。从高压塔进料，高压塔的塔顶蒸汽作为中压塔塔底再沸器的热源，高压塔塔顶冷凝器与中压塔塔底再沸器合为一个设备，高压塔的塔顶蒸汽换热后一部分作为高压塔的塔顶

5、回流，另一部分为塔顶采出产品，高压塔塔底设有再沸器，塔底出液为中压塔进料，中压塔和低压塔亦如此，低压塔塔顶设有冷凝器，三塔塔顶均有产品采出，只有低压塔有塔底产品采出。C．逆流三效塔釜进料精馏。从低压塔进料，中压塔的塔顶蒸汽作为低压塔塔底再沸器的热源，中压塔塔顶冷凝器与低压塔塔底再沸器合为一个设备，中压塔的塔顶蒸汽换热后一部分作为中压塔的塔顶回流，另一部分为塔顶采出产品，低压塔塔顶设有冷凝器，有产品采出，塔底出液为中压塔进料，中压塔和高压塔亦如此，高压塔塔底设有再沸器，三塔塔顶均有产品采出，只有高压塔塔底有产品采出。d．顺流三效塔顶进料精馏。从高压塔进料，

6、高压塔的塔顶蒸汽作为中压塔塔底再沸器的热源，高压塔塔顶冷凝器与中压塔塔底再沸器合为一个设备，高压塔的塔顶蒸汽换热后一部分作为收稿日期：2011-05，25基金项目t国家自然科学基金项目(20776059)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET·10-0154)化工自动化及仪表第38卷高压塔的塔顶回流，另一部分为中压塔进料，高压塔塔底设有再沸器，有产品采出，中压塔和低压塔亦如此，低压塔塔顶设有冷凝器，三塔塔底均有产品采出，只有低压塔塔顶有产品采出。e．逆流三效塔顶进料精馏。从低压塔进料，中压塔的塔顶蒸汽作为低压塔塔底再沸器的热源，中压塔塔顶冷凝器与低

7、压塔塔底再沸器合为一个设备，中压塔的塔顶蒸汽换热后一部分作为中压塔的塔顶回流，另一部分为高压塔进料，低压塔塔顶设有冷凝器，产品为中压塔进料，塔底有产品采出，中压塔和高压塔亦如此，高压塔塔底设有再沸器，三塔塔底均有产品采出，只有高压塔塔顶承谆箍虹40母塞o-40—80进料温度，℃a．甲苯一对二甲苯物系进料温度，℃c．苯一对二甲苯物系▲一顺流塔顶进科x一逆流塔釜进料有产品采出。2流程的优化模拟与结果分析笔者以甲苯一对二甲苯、甲苯一邻二甲苯、苯一对二甲苯以及苯一邻二甲苯为研究物系，以25℃、60℃、泡点、气液混合、露点为进料温度，以0．3：0．7、0．4：0．

8、6、0．5：0．5、0．6：0．4、0．7：0．3为进料组成进行模拟计算，分离指