带有中间热集成的精馏塔序列及其性能

ｎａｌｌｙｈｅａｔ—ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｏｕｂｌｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ，
ＥＨＩＤＤｉＣ），并对该类型塔进行了简化［１…，提出简化的外部热集成塔的设计。Ｓｕｐｈａｎｉｔ［１１１对ＨＩＤｉＣ的塔间换热量进行了逐板优化，提出在有限的几块塔板问进行换热的优化结构，降低了ＨＩＤｉＣ的年度总费用。Ｋｉｍ［１２１将ＨＩＤｉＣ的结构与热偶精馏相结合，开展了分离三元物系的局部的内部热集成精馏过程的研究。本文针对多组元混合物分离的精馏序列的能量
元混合物分离共有两个流程，即直接序列和间接序
列。两种流程均需要两个冷凝器和两个再沸器。能量集成精馏序列（ＨＩＳＤＣ）以直接序列为例，其流程如图２所示，通过调节两个塔的操作压力，使塔Ｃ２温度高于塔Ｃ１温度，以使塔Ｃ２的塔顶蒸汽冷凝的热量加热塔Ｃ１再沸器。为使两塔换热量匹配，增加操作弹性，高压塔塔顶安装辅助冷凝器或低压塔塔底安装辅助再沸器（图中虚线部分所示）。本文提出的中间热集成精馏塔序列（ＩＨＩＳＤＣ）流程如图３所示，该图以三组元混合物分离的直接序列为例，假设两个塔均有２６个平衡级，塔Ｃ１的第１４和第２０块板设中间再沸器，塔Ｃ２的第７和第１３块板设中问冷凝器，塔Ｃ１的两个中间再沸器以及塔底再沸器所需热量分别由塔Ｃ２的塔顶冷凝器和两个中间冷凝放出的热量提供。为此需要调节两塔的操作压力，使塔Ｃ２处于较高压力，且塔间换热温差均大于等于最小允许换热温差。与图２所示ＨＩｓ— ＤＣ类似，为使两塔换热匹配，并增加操作弹性，Ｃ１塔设辅助再沸器或Ｃ２塔设辅助冷凝器。
ｃ０１ｕｍｎ，ＨＩＤｉＣ）是一种在实现
能量集成的同时不过多增加过程的热力学不可逆性的方式［５。６］。但由于需要比较复杂的设备结构以及过程控制上的复杂性，内部能量集成精馏塔尚处在研究阶段［７］。然而ＨＩＤｉＣ的透热换热方式，能有效降低不可逆性，可被用来实现新的热集成方式。Ｋａｔａｏｋａ等口１提出在两个处于不同压力的精馏塔之间进行塔段间的热集成，具有很高的节能效率。Ｈｕａｎｇ等口３研究了外部热集成精馏塔（ｅｘｔｅｒ—
ｉｎ
ａ
ｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ
ＩＨＩＳＤＣ
ｄｉｒｅｃｔ
ｓｅｑｕｅｎｃｅ
ｏｆｔｈｅ
ｄｉｓｔｉＵａｔｉｏｎｃ０１ｕｍｎｓｆｏｒｔｅｒｎａｒｙ
ｍｉｘｔｕｒｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｉｎ
ｔｏ
ｔｈｉｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，
ｈｅａｔｉｓ
ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｆｒｏｍ
ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｌｕｍｎｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｈｅａｔｃ０１ｕｍｎｓ，ｔｈｅｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ．ＣｏｍｐａｒｉｎｇＩＨＩＳＤＣｓｙｓｔｅｍ
２０１２—１０一２６收到初稿，２０１３一０３—１２收到修改稿。
Ｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１２—１０一２６．Ｃｏｒｒ姻ｐｏｎｄｉｎｇｅｄｕ．ｃｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍ：ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＢａｓｉｃＲｅｓｅａｒｃｈａｕｔｈｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＹＵＡＮＸｉｇａｎｇ，
ｄｊｓｔｉｌｌａｔｊ彻ｓｅｑｎ明删／℃
备的投资总费用，包括精馏塔塔壳、塔盘、冷凝
ＴＡｃ—ｏｃ＋詈
（２）
ＴａｂＩｅ
３
ＯＶｅｒｈｅａｄａｎｄｂｏｔｔｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｆｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ
ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆ
其中，０Ｃ为年度操作费用，包括冷却水和供热蒸汽费用以及增压泵消耗的电力费用，其中电费与其他费用相比很低，计算中忽略不计。ＣＩ为主要设
ｃｏｌｕｍ砸ｉｎ
联系人：袁希钢。第一作者：许良华（１９８０一），男，博士研
究生。
ｙｕａｎｘｇ＠ｔｊｕ．
基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（２０１２ＣＢ７２０５００）。
ＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（２０１２ＣＢ７２０５００）．
万方数据
・２５０４・
化工学报
第６４卷
但该过程也为能量的集成应用提供了可能，通过能量集成提高能量的利用效率被越来越多地研究和应用‘１—３｜。常规能量集成序列Ⅲ（ｈｅａｔ—ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
（ａ）ｄｉｒｅｃｔｓ印ａｒａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ
（ｂ）ｉ１１ｄｉｒｅｃｔｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ
图１常规精馏塔序列流程
Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＣＤｉＣＳｆｏｒｔｅｒｎａｒｙｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
万方数据
第７期
许良华等：带有中间热集成的精馏塔序列及其性能
ｃｏｌｕｍｎｓ，ＨＩＳＤＣ）通常需
要将一塔压力提高，以便压力高的精馏塔塔顶上升蒸汽可以作为压力低的精馏塔再沸器的热源。ＨＩＳＤＣ虽然可实现有效的节能，但是由于两塔之间压差的提高，高压塔塔底与低压塔塔顶之间的温差增大，会使操作费用（冷、热公用工程费用）增加，从热力学角度看，增加了系统的不可逆性。
表１模拟计算参数
Ｔａｂｌｅ１
Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｂｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｎｏｔｅ：ＴｏｐｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆＣ２ｉｓＯ．１
ＭＰａｉｎＣＤｉＣＳ，Ｏ．２ＭＰａｉｎＨＩＳＤＣ，ａｎｄＯ．１４ＭＰａｉｎＩＨｌＳＤＣ．
万方数据
・２５０６・
化工学报
第６４卷表３三种精馏序列中的塔顶和塔底温度
第６４卷第７期２０１３年７月
化工学报
ＣＩＥＳＣ
Ｖ０１．６４
Ｎｏ．７２０１３
Ｊｏｕｍａｌ
Ｊｕｌｙ
带有中间热集成的精馏塔序列及其性能
许良华，陈大为，罗棉青，袁希钢
（天津大学化工学院，化学工程联合国家重点实验室，天津３０００７２）
Hale Waihona Puke 摘要：提出一种带有中间热集成的精馏塔序列（ＩＨＩＳＤＣ）的流程，针对三组元混合物分离的简单塔直接序列，对该流程进行了分析。与传统热集成精馏序列（ＨＩＳＤＣ）相比，提出的ＩＨＩＳＤＣ通过中间换热器将高压塔的精馏段与低压塔的提馏段进行局部热集成，使能量集成精馏塔之间的压力差更小，进而使能耗费用下降。同时发现，ＩＨＩｓＤｃ中的高压塔再沸器热负荷和低压塔冷凝器热负荷增加，由于换热器数量的增加，ＩＨＩＳＤＣ的投资费用较大。为了进一步降低ＩＨＩＳＤＣ的年度总费用，需要对其设计参数进行优化。关键词：内部热集成精馏塔；中间热集成精馏塔序列；热集成；能耗；年度总费用
ｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ
集成，提出了带有中间热集成的精馏序列（ｉｎｔｅｒ—
ｍｅｄｉａｔｅｃｏｌｕｍｎｓｈｅａｔ—ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｓｅｑｕｅｎｃｅ
ｏｆ
ｄｉｓｔ订ｌａｔｉｏｎ
ＩＨＩＳＤＣ），对该序列分离三元物系的情况
进行了模拟计算。并与常规精馏塔序列和能量集成
塔序列在能耗和年度总费用方面进行比较，提出进一步改进和优化的措施。１
对图２所示普通能量集成精馏塔序列模拟，两塔的压差也由两塔能量集成所需最小换热温差来确定。
［１５］。
２．１
流程模拟计算使用的汽液平衡方程为Ｐ—Ｒ方程，模拟
２．２年度总费用的计算作为经济评价指标，系统的年度总费用（ＴＡＣ）为操作费用与设备折旧费用之和，即
计算采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓＴＭ软件中的ＲａｄＦｒａｃ模块。模
图３带有中间热集成的精馏塔序列
Ｆｉｇ．３ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＩＨＩＳＤＣｆｏｒ
ｔｅｒｎａｒｙｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
拟中，塔Ｃ１的第１４、２０和２６块塔板输入高压塔Ｃ２的第１、７和１３块塔板移出的热量，热量值按式（１）计算，其中△￡。为两塔换热塔板最小换热温度差，由两塔操作压力差决定，Ｕ为塔板间换热器的传热系数，计算中取为１．ｏｋＷ・℃。・ｍ
中间热集成精馏塔流程
以三元混合物分离为例，常规精馏序列（ｃｏｎ— 流
ｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｓｅｑｕｅｎｃｅ，
ＣＤｉＣＳ）
程如图１所示，基于简单一清晰分离假设［１３｜，三组
精馏塔的内部能量集成（ｉｎｔｅｒｎａｌ
ｇｒａｔｅｄｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ
ｈｅａｔｉｎｔｅ—
ＸＵＬｉａｎｇｈｕａ，ＣＨＥＮＤａｗｅｉ，ＬＵＯＹｉｑｉｎｇ，ＹＵＡＮＸｉｇａｎｇ
（Ｓ￡口抛ＫＰｙＬｎ６０，．ａｆｏ，ｙＤ厂Ｃ＾ｅ，孢站口ＺＥ行ｇｉ咒ｅＰ一咒ｇ，
Ｓｃ＾ｏｏ￡ｏ，Ｃ．Ｉｌ已ｍｉｃ口ｚＥ超ｇｉ艴ＰＰ一订ｇｎ超ｄＴ已ｃ＾超ｏＺＤｇｙ
Ｔ如巧锄Ｕ对ｉ钟＂ｉｆ了，Ｔ如巧抽３０００７２，Ｃ＾ｉｎ口）
ＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０４３８—１１５７．２０１３．０７．０２７
中图分类号：ＴＱ
０２８
文献标志码：Ａ
文章编号：０４３８—１１５７（２０１３）０７—２５０３一０８
Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｈｅａｔ—ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ
ｃｏｌｕｍｎｓ
ａｎｄｉｔｓｅｎｅｒｇｙ—ｓａＶｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｉｎ
ａｎ
ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｈｅａｔ—ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｓ（ＩＨＩＳＤＣ）ｉｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｉｔ
，Ａ
为换热器的换热面积。首先给换热面积赋一个合理
ＩＨＩＳＤＣ的特性模拟分析
本文以苯一甲苯一二甲苯三元物系为分离对象，
的初值，以进行迭代计算，直至高压塔Ｃ２的塔顶
冷凝器或低压塔Ｃ１塔底再沸器的热负荷减小至零，此时两塔达到最大程度的热集成。
ｑｌ—ＵＡ△岛（１）

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精馏塔的结构和工作原理

精馏塔的结构和工作原理
精馏塔的功能和分类
基本功能：形成气液两相充分接触的相界面，使质、热的传递快速有效地进行，接触混合与传质后的气、液两相能及时分开，互不夹带。精馏塔分类：精馏塔的种类很多，按接触方式可分为连续接触式（填料塔）和逐级接触式（板式塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极广。
板式塔
板式塔塔板类型
泡罩塔板液体横向通过塔板经溢流堰流入降液管，气体沿升气管上升折流经泡罩齿缝分散进入液层，形成两相混合的鼓泡区。优点：操作稳定，升气管使泡罩塔板低气速下也不致产生严重的漏液现象，故弹性大。缺点：结构复杂，造价高，塔板压降大，生产强度低。
液相
气相
板式塔塔板类型
板式塔溢流无溢流
降液管
液相
液相
堰
气相
气相
错流式：泡罩、浮阀、筛板喷射式：舌型、浮舌、浮动喷射式
穿流塔板、逆流塔板
板式塔塔板类型
溢流塔板：塔板间有专供液体溢流的降液管 (溢流管)，横向流过塔板的流体与由下而上穿过塔板的气体呈错流或并流流动。板上液体的流径与液层的高度可通过适当安排降液管的位置及堰的高度给予控制，从而可获得较高的板效率，但降液管将占去塔板的传质有效面积，影响塔的生产能力。逆流塔板（穿流式塔板）：塔板间没有降液管，气、液两相同时由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流而过，板上液层高度靠气体速度维持。优点：塔板结构简单，板上无液面差，板面充分利用，生产能力较大；缺点：板效率及操作弹性不及溢流塔板。
在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若干层塔板，液体靠重力作用自上而下流经各层板后从塔底排出，各层塔板上保持有一定厚度的流动液层；气体则在压强差的推动下，自塔底向上依次穿过各塔板上的液层上升至塔顶排出。气、液在塔内逐板接触进行质、热交换，故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。

一、精馏塔的进料热状况精馏塔五种进料热状况

作出：先确定提馏段操作线与对角线的交点c，再找出提馏段操作线与精馏段操作线的交点d，直线 cd即为提馏段操作线。
二、梯级图解法
由
y n 1
L V
xn
D V
xD
ym 1
L V
xm
W V
xW
又 L L qF V V (q 1)F
在交点处两式中的变量相同，略去有关变量的上下标，经整理得
y q x xF q 1 q 1
一、精馏塔的进料热状况
精馏塔五种进料热状况（1）冷液进料
（2）饱和液体进料（泡点进料）
（3）汽液混合物进料（4）饱和蒸汽进料
（露点进料）（5）过热蒸汽进料
E D
C
B
A
xF
精馏塔的进料热状况
一、精馏塔的进料热状况
1.冷液进料
冷液进料 tF tb
L L F V V
冷液进料
一、精馏塔的进料热状况
二、梯级图解法
3.适宜的进料位置
进料位置对应于两操作
线交点d所在
的梯级，这一位置即为适宜的进料位置。
适宜的进料板位置
二、梯级图解法
4.进料热状况对理论板层数的影响
进料热状况参数 q 值不同，q 线的斜率也就不同，q 线与精馏段操作线的交点 d 随之而变动，
从而影响提馏段操作线的位置，进而影响所需的理论板层数。
二、梯级图解法
2.梯级图解法求理论板层数
自对角线上的点 a开始，在精馏段操作线与
平衡线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯，当
阶梯跨过两操作线的交点 d时，改在提馏段操作线
与平衡线之间绘阶梯，直至阶梯的垂线达到或跨
过点c为止。
f
2

考虑内部热集成的乙二醇反应精馏系统设计与优化_安维中

。据报道，目前反应精馏技术
已成功用于１５０多种化工产品的生产，并且有更多
２］。产品在理论上可以通过该技术来制取［［］在反应精馏研究领域，Ｃｉｒｉｃ等３最早提出以
［１］
１ＥＧ反应精馏过程特征及常规设计
１．１化学体系和反应动力学以环氧乙烷和水为原料合成乙二醇的反应具有竞争－连串反应的特点。在反应精馏塔中，考虑如下生成Ｅ二乙二醇）两个反应Ｇ和ＤＥＧ（
Ｈ２Ｏ＋ＣＥＧ） →Ｃ２Ｈ４Ｏ２Ｈ６Ｏ２（ＣＤＥＧ） →Ｃ２Ｈ６Ｏ２＋Ｃ２Ｈ４Ｏ４Ｈ１０Ｏ３（（）１（）２
４卷第１２期第６０１３年１２月２
化工学报ＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌＣ
ｏｌ．６４Ｎｏ．１２Ｖｅｃｅｍｂｅｒ０１３Ｄ２
檭檭殐
檭檭檭檭檭檭殐
：ＴＡｂｓｔｒａｃｔｈｅｔｏｓｅｅｋｆｕｒｔｈｅｒｈｅａｔｉｎｔｅｒａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｈｄｒａｔｉｏｎｏｆｅｔｈｌｅｎｅｏｘｉｄｅｂｒｅａｃｔｉｖｅｒｏｂｌｅｍｇｙｙｙｐ（），，ＤｔｏｅｔｈｌｅｎｅｈｉｃｈｉｎｖｏｌｖｅｓｒｅａｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈｈｉｈｌｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｗａｓｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＲｒｏｄｕｃｅｌｃｏｌｗｙｇｙｐｇｙ，，ｗｉｎｖｅｓｔｉａｔｅｄ．ＡｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｒｏｃｅｓｓｉｎｔｅｒｎａｌｌｈｅａｔｉｎｔｅｒａｔｅｄＲＤｃｏｌｕｍｎ（Ｒ－ＨＩＤｉＣ）ａｓｒｏｏｓｅｄｔｏ－ｇｐｙｇｐｐ，ｍａｘｉｍｉｚｅｅｎｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｏｆｔｈｅｓｓｔｅｍｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｉｉｎｓｅｃｔｉｏｎｗａｓｇｙｙｙｐｐｇａｒｔｉｔｉｏｎｅｄｉｎｔｏｔｗｏａｒｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｅｒａｔｉｎｒｅｓｓｕｒｅｓｓｏｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｂｅｔｗｅｅｎｐｐｇｐｐｒｅａｃｔｉｖｅｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｉｉｎｓｅｃｔｉｏｎｗａｓａｌｌｏｗｅｄ．ＳｔｅａｄｓｔａｔｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎＡｓｅｎＰｌｕｓｓｏｆｔｗａｒｅ－ｐｐｇｙｐ，ｅｒｆｏｒｍｅｄｗｅｒｅｔｏｉｎｖｅｓｔｉａｔｅｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｈｅａｔｉｎｔｅｒａｔｉｏｎａｎｄａｎｅｎｅｒｉｎｔｅｒａｔｉｏｎｄｅｓｉｎｐｇｙｇｇｙｇｇｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｎｅｅｄｏｆｒｅｂｏｉｌｅｒｗａｓｒｏｖｉｄｅｄｂｏｔｉｍｉｚｉｎｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎＲ－ＨＩＤｉＣ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｐｙｐｇ，ｃｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｏｍａｒｉｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｎ，ｔｈｅＲ－ＨＩＤｉＣｄｅｓｉｎｄｉｄｏｂｔａｉｎｅｄｒｏｏｓｅｄｐｇｇｇｐｐ，，ｎｏｔｎｅｅｄａｒｅｂｏｉｌｅｒｔｈｕｓｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｅｒｉｎｕｔｃａｎｂｅｓｕｌｉｅｄｂｔｈｅｈｅａｔｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｄｒａｔｉｏｎｏｆｇｙｐｐｐｙｙ，ｗｅｔｈｌｅｎｅｏｘｉｄｅａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｏｆｃｏｍｒｅｓｓｏｒｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏａｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｅｒａｔｉｎａｎｄｏｗｅｒｙｙｐｐｇｐｔｏｔａｌｃｏｓｔｂ４７．２％ａｎｄ３９．１％，ｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌ．ｙｐｙ：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｒｅａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｅｔｈｌｅｎｅｌｃｏｌｒｅａｃｔｉｏｎｈｅａｔｉｎｔｅｒｎａｌｈｅａｔｉｎｔｅｒａｔｉｏｎｇｙｙｇｙ

一、精馏塔的进料热状况精馏塔五种进料热状况

1.进料热状况参数的定义
为了定量地分析进料量及其热状况对于精馏操作的影响，现引入进料热状况参数的概念。
进料板的物料衡算和热量衡算
2020/11/9
二、进料热状况参数
物料衡算 F V L V L 热量衡算 F F V I I V L L I V V L I I L
设 IL IL
一、精馏塔的进料热状况精馏塔五种进料热状况
一、精馏塔的进料热状况
1.冷液进料
冷液进料 tF tb
LLF
V V
2020/11/9
冷液进料
一、精馏塔的进料热状况
2.饱和液体（泡点）进料
饱和液体进料 tF tb
LLF
V V
2020/11/9
饱和液体进料
一、精馏塔的进料热状况
3.汽液混合物进料汽液混合物进料
f
2
3
d
e b4
1a
5
c
xW
xF
xD
2020/1N1/9T=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；NF=3
二、梯级图解法
3.适宜的进料位置
进料位置对应于两操作
线交点d所在
的梯级，这一位置即为适宜的进料位置。
2020/11/9
适宜的进料板位置
二、梯级图解法
4.进料热状况对理论板层数的影响
tb tF td
LLLF
V V
2020/11/9
汽液混合物进料
一、精馏塔的进料热状况
4.饱和蒸汽（露点）进料
饱和蒸汽进料 tF td
LL
VVF
2020/11/9
饱和蒸汽进料
一、精馏塔的进料热状况
5.过热蒸汽进料

一、精馏塔的进料热状况精馏塔五种进料热状况知识讲解

LL
VVF
2020/6/12
过热蒸汽进料
二、进料热状况参数
1.进料热状况参数的定义
为了定量地分析进料量及其热状况对于精馏操作的影响，现引入进料热状况参数的概念。
进料板的物料衡算和热量衡算
2020/6/12
二、进料热状况参数
物料衡算 F V L V L 热量衡算 F F V I I V L L I V V L I I L
由 x1 =xn
y 2
x 2
y3
(a)
xm ≤ xW
(a) … (c) x3
提馏段理论板层数：m-1（不包括再沸器）总理论板层数 NT ：n＋ m - 2 （不包括再沸器）
2020/6/12
二、梯级图解法
梯级图解法又称麦克布—蒂利法，简称M—T法。 1.操作线的作法
用图解法求理论板层数时，需先在x–y图上作
d
e b4
1a
5
c
xW
xF
xD
2020/6N/12T=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；NF=3
二、梯级图解法
3.适宜的进料位置
进料位置对应于两操作
线交点d所在
的梯级，这一位置即为适宜的进料位置。
2020/6/12
适宜的进料板位置
二、梯级图解法
4.进料热状况对理论板层数的影响
进料热状况参数 q 值不同，q 线的斜率也就不同，q 线与精馏段操作线的交点 d 随之而变动，
q 线方程或进料方程
2020/6/12
二、梯级图解法
y q x xF q1 q1
直线方程
斜率截距
q q 1
xF q 1
与对角线联立解得交点e。过点 e作斜率为 q/(q-1)的直线与精馏段操作线交于点d，联接cd 即得提馏段操作线。

一、精馏塔的进料热状况精馏塔五种进料热状况共30页

提馏段操
作线方程则 ym 1L Lq qF W Fxm Lq WF WxW
二、进料热状况参数
3. 进料热状况参数的计算
对于冷液进料，设进料温度为 tF 、泡点温度为 tb
qIVIFcp(tbtF)r
IVIL
r
r xiri cP xicpi
定性温度 tm 12(tF tb)
泡点进料 tF tb q 1
二、梯级图解法
3.适宜的进料位置
进料位置对应于两操作
线交点d所在
的梯级，这一位置即为适宜的进料位置。
适宜的进料板位置
二、梯级图解法
4.进料热状况对理论板层数的影响
进料热状况参数 q 值不同，q 线的斜率也就不同，q 线与精馏段操作线的交点 d 随之而变动，
从而影响提馏段操作线的位置，进而影响所需的理论板层数。
二、进料热状况参数
由 L LqF
冷液进料
LLF
泡点进料
LLF
汽液混合物进料 LLLF
露点进料
LL
过热蒸汽进料
LL
q 1
q 1
0q1
q0 q0
一、逐板计算法
逐板计算法通常从塔顶开始，计算过程中依次使用平衡方程和操作线方程，逐板进行计算，直至满足分离要求为止。
平衡方程
y x 1 ( 1)x
（a)
一、精馏塔的进料热状况
1.冷液进料
冷液进料 tF tb
LLF V V
冷液进料
一、精馏塔的进料热状况
2.饱和液体（泡点）进料
饱和液体进料 tF tb
LLF
V V
饱和液体进料
一、精馏塔的进料热状况
3.汽液混合物进料汽液混合物进料

精馏塔技术参数

精馏塔技术参数（实用版）目录1.精馏塔的概述2.精馏塔的技术参数2.1 塔压2.2 温度2.3 液位2.4 流量2.5 效率正文精馏塔是一种在化工、石油、制药等行业中广泛应用的分离设备，主要用于分离液体混合物。

在精馏过程中，混合物被加热，使其中某一组分蒸发，然后再将蒸汽冷凝，从而实现组分分离。

为了确保精馏过程的有效进行，需要对精馏塔的技术参数进行严格控制。

精馏塔的技术参数主要包括以下几个方面：1.塔压：精馏塔的压力对分离效果有着重要影响。

压力过高，可能导致混合物中组分不易蒸发；压力过低，则可能影响蒸汽的冷凝效果。

因此，在操作过程中需要根据实际情况调整塔压，以保证最佳的分离效果。

2.温度：温度是影响精馏效果的关键因素。

在精馏过程中，需要控制塔内温度，使混合物中的组分能够逐渐蒸发，并在塔顶得到较纯的组分。

同时，还需控制塔底温度，以保证未蒸发的组分不会被破坏。

3.液位：精馏塔的液位对分离效果和设备运行安全至关重要。

合理的液位可以保证混合物在塔内的流动状态，有利于提高分离效果。

此外，还需定期检查塔内液位，以防止液位过高或过低导致的设备运行问题。

4.流量：精馏塔的流量是衡量设备运行效果的重要指标。

在操作过程中，需要根据实际需求调整进料和出料流量，以保证最佳的分离效果。

同时，还需监测塔内流量，以防止流量过大或过小导致的设备运行问题。

5.效率：精馏塔的效率是评价其分离效果的重要参数。

通常情况下，精馏塔的效率包括塔的理论板数、塔的实际板数等。

在操作过程中，需要根据实际情况调整塔的效率，以保证最佳的分离效果。

总之，精馏塔的技术参数对于保证其正常运行和分离效果至关重要。

精馏塔性能简介

精馏塔
产品性能简介
天津大明制药设备厂
天津大明制药设备厂
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一、结构特点：这是我厂自主开发发明专利
1、主体设备由塔体、塔内件、塔釜、塔釜加热器、冷凝器、冷却器、外置套管预热器、回流比控制器等组成，配有温度、压力、流量等参数检测仪表，以保证成品酒精达到设定要求。

2、填料采用天大自行开发研制的新型高效散装填料，高效散装填料用于小直径的塔器。

应用该种填料，可以明显降低塔体高度，一方面可以节约资金，另一方面可以降低对厂房高度的建筑要求。

3、酒精回收系统可以采用DSA-50数据采集器，它选用高可靠性的工业PC 机（IPC ），新颖的彩色液晶显示器（10.4″colorTFT ），对工业现场的温度、压力、流量、液位等参数进行采集、显示、记录和转存。

并可通过设定的PID 调节回路对设备调控，当参数超越限位时进行声光报警。

此自控系统在保证成品质量的同时，还可以减轻劳动强度，提高工作效率。

二、技术参数
三、设备性能特点：
1、可间歇或连续生产，根据生产现状可进行调控；
2、通过蒸汽凝水给进液套管预热器加热，可节约能源，提高生产效率；
3、比传统间歇生产模式可大大提高生产能力及效率。

降低生产成本；
4、生产稳定，操作简便，可回收乙醇浓度在94%以上，残液含量在0.5%以下。

内部热耦合精馏塔的传热及优化

2018年第37卷第1期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·7·化工进展内部热耦合精馏塔的传热及优化李春利1，2，杜季颖1，张林1，李晓春1（1河北工业大学化工学院，天津 300130；2河北工业大学化工节能过程集成与资源利用国家地方联合实验室，天津300130）摘要：为研究同轴式内部热耦合精馏塔（HIDiC ）在不同压缩比下的传热量和传热系数，以乙醇-水为分离物系，在自制中试装置中进行了实验研究。

建立了同轴式HIDiC 的传热模型即利用闪蒸罐代替塔板，计算进出闪蒸罐物流的焓值差，从而得到精馏段与提馏段板间换热量，并通过划分区域的方法计算了传热系数。

以年度总费用（TAC ）作为优化指标研究了实现外回流为零时所需的外部换热器的个数。

结果表明：当压缩比为2.2时，塔间传热量最大，冷凝器和再沸器的负荷最低，且压缩比与传热系数的关系为负相关；随着精馏段与提馏段板间最小换热温差的增大，所需外部换热器个数不断减少，TAC 呈现降低的趋势，当外部换热器个数为1，即热量耦合位置为精馏段第一块板与提馏段第一块板时，TAC 最低。

关键词：内部热耦合精馏塔；压缩比；传热模型；传热系数；优化设计中图分类号：TQ202 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）01–0007–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0452Investigation on heat transfer and optimization of internallyheat-integrated distillation columnLI Chunli 1，2，DU Jiying 1，ZHANG Lin 1，LI Xiaochun 1（1School of Chemical Engineering ，Hebei University of Technology ，Tianjin 300130，China ；2National-Local Joint Engineering Laboratory for Energy Conservation of Chemical Process Integration and Resources Utilization ，HebeiUniversity of Technology ，Tianjin 300130，China ）Abstract ：In order to research the heat transfer rate and heat transfer coefficient of concentric internally heat-integrated distillation column （HIDiC ）at different compression ratios ，the experimental study was carried out in the self-made pilot plant with ethanol-water as the separation system. The heat transfer model of concentric HIDiC was built by replacing the plates with flash tanks. The heat transfer rate between the rectifying and stripping section was calculated by the enthalpy difference of the flow inlet and outlet of the flash tank ，and the heat transfer coefficient was got by dividing region. The annual total cost （TAC ）was used as an optimized index to study the number of external heat exchangers required to realize the zero external return. The results showed that when the compression ratio was 2.2，the heat transfer rate reached to the maximum ，the duty of condenser and reboiler reached to the minimum ，and the relationship between the compression ratio and heat transfer coefficient was negative. The number of external heat exchangers decreased and TAC began to drop with the increase of the minimum heat transfer temperature difference. TAC reached to the minimum by adding one heat exchanger between the first plate of rectifying and stripping section.Key words ：internally heat-integrated distillation column ；compression ratio ；heat transfer model ；heat transfer coefficient ；optimal design纯化研究。