基于MVR热泵精馏的混合醇热集成分离工艺

杨德明，谭建凯，王颖，蒋宇，高晓新

（常州大学石油化工学院，江苏 常州 213164）

常规精馏工艺是高温热源向塔底供热，塔顶蒸汽潜热用低温冷源把热量移走，造成了热量的不可逆性，导致热力学效率较低，能耗较高。但该过程也为能量的高效利用提供了可能。机械蒸汽再压缩（MVR）热泵技术[1-2]是基于蒸汽潜热再利用的一种非常高效的节能手段，而热量集成技术[3-5]则是从热力学效率角度出发，对能量进行有效合理的匹配。利用MVR 热泵技术回收精馏塔塔顶蒸汽的潜 热[6-8]，再根据分离塔系的温度差，应用热集成技术，可最大程度地发挥精馏过程的节能优势。目前有关MVR 热泵热集成的研究很少见有文献报道。

本工作以煤化工副产的混合醇四元物系的分离为研究对象，采用Aspen Plus 化工流程模拟软件，研究该物系的MVR 精馏工艺，在此基础上，按能量匹配原则，对分离塔系进行热量集成，从能耗和年总费用两方面评价热集成MVR 热泵精馏工艺，预期为类似物系的分离提供一条高效节能的工艺 路线。

1 基础数据与评价函数

1.1 基础数据

进料条件：处理量5000kg/h，饱和液体。其中含正丙醇（NPA）0.25（摩尔分数，下同）、异丙醇（IPA）0.30、正丁醇（NBA）0.20 及异丁醇（IBA）0.25，要求分离得到的各组分纯度均不小于0.995。公用工程条件：冷却水进口温度为33℃、出口温度为38℃；塔底采用0.3MPa 饱和蒸汽加热。

热力学状态方程的选用，对精馏模拟计算结果的准确性影响很大。混合低碳醇属于极性体系，具有二元交互作用参数，故选择NRTL-RK 计算模型，即采用NRTL 方程计算液相活度系数，采用RK 方程计算气相逸度系数。……