輕組分絕對占優的蒸汽再壓縮隔離壁蒸餾塔的最優拓撲結構

臧立靜，黃克謹，苑楊，錢行，張亮，王韶峰，陳海勝

（北京化工大學信息科學與技術學院，北京100029）

引 言

雖然預分離蒸餾塔（PF）與主分離蒸餾塔（MDC）之間的物質與能量耦合顯著降低了隔離壁蒸餾塔（DWC）的操作能耗，但這并不意味著DWC已無操作潛力可挖[1-2]。事實上，應用蒸汽再壓縮熱泵（VRHP）降低分離操作的非可逆性仍是大幅度提升其操作效率的一個有效途徑，很多研究結果都已證明了蒸汽再壓縮隔離壁蒸餾塔（DWC-VRHP）這一過程再強化原理的可行性與有效性[3-9]。針對一個以乙二醇為萃取劑提純生物乙醇的DWC，Luo等[10]利用VRHP 將塔頂蒸汽加壓后用于加熱預分離蒸餾塔的底部，取得了顯著降低設備投資成本與操作能耗的雙重效果。Aurangzeb等[11]采用二級VRHP來設計DWC-VRHP，第一級VRHP 用于加熱公共提餾段，第二級VRHP用于加熱塔底再沸器，達到了顯著降低操作能耗的目的。Navarro-Amoros 等[12]指出，根據主分離蒸餾塔操作特征的不同可將側線出料以蒸汽/液體狀態抽出，并利用VRHP/逆VRHP 實施其與塔底再沸器/塔頂冷凝器之間的熱耦合。這個結論不僅有助于進一步挖掘DWC-VRHP 的節能潛力，還揭示了DWC 具有多熱源/多熱阱這一復雜屬性。許良華等[13]給出了一種分離寬沸點物系的DWC-VRHP。它利用被壓縮的塔頂蒸汽加熱塔底再沸器，并用冷凝液加熱公共提餾段、側線出料塔板或預熱進入壓縮機的塔頂蒸汽。雖然這種結構有可能降低設備投資成本與操作能耗，但在較大的溫度提升跨度的前提下使用VRHP以及基于顯熱進行熱耦合設計顯然有其潛在的不足。……