精馏过程广泛地用于石油、化工和天然气加工工业中,是当代工业应用最广的分离技术,同时也是能量密集型单元操作之一。在当今能源紧缺的情况下,对精馏过程的节能研究,就显得十分重要。 与传统的常规精馏(绝热精馏)只在塔顶设冷凝器和在塔底设再沸器不同,透热精馏是在塔内不同塔板位置上,根据需要设置多个加热器或冷凝器,以改变各塔板上的能量分布,减少有效能损耗,提高有效能效率,透热精馏已经成为了化学工程界的一个新的研究热点,因此对透热精馏过程的模拟和分析工作,具有十分重要的理论意义和应用价值。本文对透热精馏过程进行了模拟并对其节能效果的影响因素做了较为全面的分析和深入的研究,主要研究内容如下: (1)建立了常规精馏和透热精馏过程的模拟操作模块、热力学模型以及数学模型; (2)利用化工模拟软件Aspen Plus并分别采用DSTWU简捷模型和RADFRAC严格计算模型对常规精馏进行模拟计算和有效能分析,确定常规精馏塔的公用工程热负荷、有效能损失及有效能损失在塔内的分布,为透热精馏的模拟和优化提供数据参考; (3)对不同物系在不同分离度条件下进行透热精馏的模拟,分别采用能量衡算法和有效能分析法进行计算和分析; (4)探讨了各种因素如物系的选择、不同分离度、塔板数、进料位置对透热精馏节能效果的影响; (5)以全塔总有效能损失为比较基准,对热量在塔内的三种分布方案即热负荷平均分配法、经验法和分离度匹配法进行了对比分析并得出结论:塔内热量的不同分布方案对于全塔总有效能损失会产生影响,其中以分离度匹配法的节能效果最为理想,为减少有效能的损失,应使塔内的热量分布满足各塔板的分离度要求,并在此前提下,尽量减小有效能损失大的塔板的热负荷和增加有效能损失小的塔板的热负荷。