带有侧线采出回流的部分透热精馏的研究
Studyonthepartialdiabaticdistillation
withsidestreamreflux
一级学科：化学工程与技术
学科专业：制药工程
作者姓名：金靓婕
指导教师：白鹏教授
天津大学化工学院
二零一九年十二月
摘要
部分透热精馏是一种精馏节能技术，其特点是只选择一块或几块塔板进行透
热操作。与每块塔板上均设置换热器的完全透热精馏相比，既保证了较高的热力
学效率，也使设备结构更易于实现。因此，部分透热精馏具有巨大的应用前景，
其相关研究日益受到广泛的重视。
本文提出了带有侧线采出回流的中间再沸精馏操作。该操作是在提馏段塔板
上设置中间再沸器，侧线采出换热塔板上的平衡气相，再将其从采出板上方的适
当位置回流到塔内，可在保证分离能力的前提下实现热力学第二效率的明显提高。
本文建立了带有侧线采出回流的中间再沸精馏过程的数学模型和有效能分析方
法，模拟分析了该操作的各影响因素，并与其他精馏操作方式进行了比较研究。
模拟实验论证了该操作方式的节能优越性。本文以异丙醇-正丙醇二元混合物作
为分离物系，进行了带有侧线采出回流的中间再沸精馏的实验研究。实验数据符
合模拟计算的理论预期，表明该精馏方式具有可行性和可操作性。
为进一步提高节能幅度，本文提出了联用蒸汽再压缩系统的带有侧线采出回
流的中间再沸精馏操作。该操作中，侧线采出的气相被压缩升温，其潜热可为塔
釜料液提供热量。模拟分离实验表明，该操作可在提高热力学效率的基础上降低
操作能耗。该操作为塔釜与侧线采出口温差较小的体系的分离提供了一种可行高
效的节能方式。
本文进一步模拟研究了精馏段和提馏段同时部分透热的操作。首先，通过数
学建模和模拟计算，分析了带有侧线采出回流的中间冷凝精馏操作的特点。之后，
调节精馏段和提馏段同时部分透热时的操作参数，使部分透热精馏操作的分离能
力与绝热精馏相当，而热力学性能较后者显著改善。在轻组分进料摩尔浓度分别
为0.2和0.8的异丙醇-正丙醇二元混合物的模拟分离中，该操作的有效能节能效
率分别为26.3%和31.7%。
关键词：透热精馏，有效能，侧线，蒸汽再压缩，节能
I
ABSTRACT
Partialdiabaticdistillationisanimportantmethodforenergysaving,whichis
characterizedbyonlyselectingoneorseveraltraysforheatexchange.Comparedto
thecompletediabaticdistillationwhichrequiresheatexchangersoneachtray,the
partialdiabaticdistillationnotonlymaintainshighthermodynamicefficiencybutalso
makesthedeviceseasiertoimplement.Thepartialdiabaticdistillationhasgood
operationalprospects,andrelevantstudieshavedrawnmoreandmoreattention.
Thepartialdiabaticdistillationwithsidestreamrefluxandtheinter-reboilerwas
proposed.Inthisoperation,sometrayinthestrippi