【摘 要】
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分壁精馏塔(Divided-wall column，DWC)作为典型的化工过程强化设备之一，可高效完成多元混合物的一塔分离，具有较优的能耗和投资成本优势。本文以苯-甲苯-二甲苯-均三甲苯(BTXH)
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分壁精馏塔(Divided-wall column，DWC)作为典型的化工过程强化设备之一，可高效完成多元混合物的一塔分离，具有较优的能耗和投资成本优势。本文以苯-甲苯-二甲苯-均三甲苯(BTXH)四元混合物为研究对象，通过使用热力学等效模型、耦合流股及撕裂流股的收敛方法，在Aspen中分别建立了分离BTXH的Kaibel分壁精馏塔(KaibelDWC，KDWC)、两种强化Petlyuk塔(fully extended Petlyuk DWC，PDWC)以及Agrawal塔(Agrawal DWC，ADWC)的严格精馏模型。首先介绍了几种DWC的热力学等效模型的建立和优化方法，获得了优化的各塔结构。与常规三塔流程对比，PDWC及ADWC结构具有较优的能耗优势: PDWC较常规三塔流程再沸器负荷QR可减小33.00％，TAC降低约32.56％;与KDWC结构相比，OR可减小11.29％，TAC降低约8.90％;与KDWC结构相比，ADWC可节约10％左右的能耗和投资;与PDWC结构相比，ADWC结构简单并可在较少分离区域完成混合物的高效分离。PDWC全塔液相分布表明:在预分馏段完成B/H的清晰分割;中间塔段上部分完成B/X的分离，中间塔的下部则完成T/H的分离;在主塔上部则完成B/T的分离，下部完成X/H的分离。ADWC全塔液相分布表明:在预分馏段内需实现T/H的清晰分割，中间塔段需要实现B/X的清晰分割，主塔的上、中、下段分别完成B/T、T/X和X/H的清晰分割，在预分馏段和中间塔的底部X和T略有返混现象。基于不同分气比下ADWC能耗和侧线组成分析结果，在Aspen Dynamic中建立了ADWC结构的5×5的浓度控制结构模型，在发生±20％的流量和进料组成波动时，具有较优的控制效果。
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