精餾是化工中首選的分離過程, 雖然有許多優(yōu)點, 但是能耗特別大, 為節(jié)能, 國內(nèi)外已研制出一些節(jié)能型耦合精餾塔: 像反應(yīng)與精餾耦合的塔;精餾與其他分離過程耦合的塔(吸附- 精餾耦合、結(jié)晶- 精餾耦合等) ; 精餾- 精餾耦合的塔: 熱耦精餾塔( Petlyuk Column) ; 內(nèi)部熱耦合精餾塔( ITCDIC); 分隔壁精餾塔(Dividing wall col2umn 簡稱DWC)) 。
DWC 是在精餾塔內(nèi)部設(shè)一垂直隔板, 將精餾塔分成上段、下段、及由隔板分開的精餾進料段及中間采出段四部分。由于DWC 與熱耦精餾分離的原理及計算方法是一致的, DWC 在熱力學(xué)上等同于一個Petlyuk 塔, 比傳統(tǒng)的兩塔系統(tǒng)節(jié)約了30 %的投資費用。因此有人把DWC 歸為耦精餾塔的特例,但因DWC 比熱耦精餾塔少一臺精餾塔及相應(yīng)管路, 因此投資及占地面積比熱耦精餾塔少 。
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DWC 與熱耦精餾分離及其傳統(tǒng)精塔的流程比較見
表1 單塔或多塔組合分離多組分表
DWC 分離3 組分混合物時, 只需1 個精餾塔就可得到3 個純組分, 這就節(jié)省了1 個精餾塔及其附屬設(shè)備, 如再沸器、冷凝器、塔頂回流泵及管道。雖然DWC 比原有2 塔流程的每個精餾塔大,但總的設(shè)備投資會降低許多。DWC 是熱力學(xué)上最理想的系統(tǒng)結(jié)構(gòu), 在分離3 組分混合物時, 用相同的理論板數(shù), 完成同樣的分離任務(wù), 采用DWC 比傳統(tǒng)的兩塔流程需更少的再沸熱量和冷凝量, Lestak指出, 對于某些給定的物料, 分隔壁式精餾塔和常規(guī)精餾塔相比需更小的回流比, 故操作容量增大, 節(jié)能最高可達到60 %以上, 可能省設(shè)備投資30 %。
DWC 能廣泛地應(yīng)用于石油精制、石油化工、化學(xué)品及氣體精制。在DWC 中, 物料在再沸器中只被加熱1 次,它在高溫區(qū)的停留時間相應(yīng)較短。故該塔型既適于多組分物系中輕組分為熱敏物系的分離, 又適于重組分為熱敏物系的分離, 同時還適于揮發(fā)度居中的熱敏物系的分離。
DWC 所采出的中間產(chǎn)品的純度比普通精餾塔側(cè)線出料的純度大, 因此, 當(dāng)希望得到高純度的中間產(chǎn)品時, 應(yīng)先考慮使用DWC。若分離A、B 和C 3 個組分, 且相對揮發(fā)度依次遞增時, 進料混合物中組分B 的量最多時, 采用DWC 的分離效果將最好, 且能耗最小。采用DWC 具有的節(jié)能優(yōu)勢最明顯。
由于采用DWC 時, 分離3 組分混合物是在1個塔內(nèi)完成的, 故整個分離過程的壓力不能改變。當(dāng)需要改變壓力時, 只能用常規(guī)的雙塔精餾流程。