進料組成改變對隔板塔經濟性影響的模擬

敖　琛，袁希鋼，羅祎青，蓋曉龍

精餾作為常用的分離方法，占整個化工生產能耗的絕大部分，有的比例超過了80%。因此，探究精餾過程的節能技術并運用到工業生產中非常有意義。

用于分離三組元混合物的Petlyuk塔(完全熱耦合精餾塔)以及與其等價的隔板精餾塔［1］如圖1所示。

圖1　用于分離3組分進料組成的全熱耦合精餾塔Fig．1　Fully thermally coupled distillation arrangement for separating three-component mixture

隔板精餾塔屬于完全熱耦合精餾塔的特殊類型，其實質就是在塔內部增設1個豎立的隔板，將常規精餾塔的內部分為2個部分，在1個精餾塔內同時完成傳質和傳熱過程。隔板塔將完全熱耦合精餾塔的預分餾塔與主塔組合在同1個精餾塔內，從而節省了設備投資;同時隔板塔可以避免中間組分的濃度返混現象，有效降低能耗，即隔板塔實現了能量消耗和設備費用的同時降低。Kaibel［1］在1987年詳細闡述了隔板塔的結構特點和分離特性，并通過與常規精餾方案比較，發現隔板塔比常規精餾塔節能20% ～35%，設備投資節省30%左右［2-8］。

隔板塔雖然可以同時節約能耗費用和設備費用，但是由于其特殊結構，使得隔板塔模型具有更多的自由度，導致了隔板塔的操作、設計和控制都更為復雜，所以隔板塔在工業上的應用實現較晚。近些年來，關于隔板塔的控制和設計問題都已有了較多研究［9-15］，與隔板塔的設計和控制問題密不可分的隔板塔的操作問題成為新的研究熱點［16］。

如圖1所示，隔板塔有5個操作自由度，即氣相流率(V)、液相流率(L)、測線采出流率(S)、氣相分割比(Rv，進入主塔的氣相流量占塔底氣相流量的分率)和液相分割比(Rl，進入主塔的液相流量占塔底液相流量的分率)。……