非均相共沸物分离和热耦合集成原理及节能新过程开发

20250113

科学研究和技术服务业

目前科技成果为技术原理构思阶段，工艺、性能等指标参数已通过稳态模型计算得到，科技成果转化处于研发阶段。

该科技成果实际为化工产品分离工艺，具体转化方案需要按照实际的产品处理规模决定。

仅限国内转让

隔板塔是公认的精馏节能装置，当前成果将其用于复杂精馏过程中，与传统的工艺相比所带来的经济社会效益包括能耗可节约10%~30%。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

科技成果来源：该科技成果来源于高校。 技术原理： 该科技成果集成了非均相共沸精馏技术、热耦合精馏技术和隔板精馏技术。 共沸精馏是非理想混合物分离的一种常用分离手段，当混合物中某些组分的相对挥发度接近于1时，一般会添加质量分离剂使之与其中的一个或多个组分形成最低沸点共沸物进而实现关键产品的分离，这种分离方式被称为共沸精馏。但是共沸精馏中加入的共沸剂需要通过溶剂回收塔进行回收再利用，这增加了分离过程的能耗使用，因此若加入的共沸剂与混合物中的组分形成的共沸物的冷凝液互不相溶时，则可以利用液液分相的方式回收共沸剂，这将减少分离能耗。液相不溶的共沸物被称为非均相共沸物，这种特殊的共沸精馏则被称为非均相共沸精馏。非均相共沸精馏是目前工业上分离共沸混合物的常用方法，通常可以将其分为两种类型，一种是在含有均相共沸物的混合物中另外加入一种物质，与其中的某一个组分形成二元或三元非均相共沸物，然后进行精馏分离；另一种是原始进料中本身就含有二元或三元非均相共沸物，不需要添加任何夹带剂直接进行非均相共沸精馏实现产物提纯的目的。这种方法的优点是可以通过自发的液液分相打破精馏边界，从而降低了共沸物分离的难度；避免了溶剂回收塔的使用，从而简化了共沸精馏工艺流程，降低了总的分离能耗。 热耦合精馏基本原理是：精馏段和提馏段被分为两个塔,热耦合通过两段之间的热交换来实现；为了提供传热必须的推动力，精馏段将在较高的压强下进行操作，为了调整压强，两段之间安装了压缩机和调节阀；由于内部热耦合，使精馏段产生向下的液相流，提馏段产生向上的蒸汽流，从而可以减少热负荷甚至去掉常规的再沸器和冷凝器，达到节能目的。 隔板塔（Dividing Wall Column, DWC）是一种基于热耦合原理、适用于多组分分离的高效精馏塔构型，目前已被广泛用于理想混合物的分离。 因此，将隔板塔应用于非均相共沸物的分离，可以使得隔板塔分离与液液分相进一步耦合，实现过程强化的目标。 关键性技术和指标：该成果需要的关键性技术和指标，包括非均相共沸精馏工艺的路线设计，工艺计算稳态/动态模型搭建，控制方案的确定。 应用前景：可用于含有非均相共沸物的多组分混合物体系的分离，能够简化分离工艺，节省分离能耗，降低设备投资费用。