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芳烃三苯(BTX)是重要的有机化工原料,而芳烃联合装置能耗极高,其中分馏系统的能耗约占装置能耗的45%,因此芳烃分馏系统的节能研究就显得十分重要。本文概述了国内外BTX生产工艺的发展状况和技术特点。针对BTX分馏单元能耗较高的问题,探索性的研究将热泵精馏工艺和热耦精馏工艺应用于BTX分馏单元中,分析它们的能耗、包括操作费用和设备投资费用在内的总费用,评价各精馏工艺的可行性和经济性。并将它们与传统的热集成精馏方式进行比较,以选出能耗小、经济效益好的BTX精馏工艺。
本文通过查阅大量文献资料,深入了解BTX精馏系统的基本原理以及生产状况。在对各种精馏工艺都有较深刻的理解基础之上,运用PRO/Ⅱ流程模拟软件对BTX分馏单元的精馏工艺进行流程模拟。通过流程模拟,分析计算在不同精馏工艺下,BTX分馏单元的中各塔所需的塔板数、回流比和工艺操作参数。匹配各工艺的换热流程,评价其用能水平。确定工艺参数后,对各精馏工艺进行设备选型,估算设备投资费用和操作费用,折算成工艺总费用,评价各工艺的经济性和可操作性。通过对BTX常压两种热泵精馏工艺、BTX热集成工艺和BTX热耦精馏工艺的计算及能量优化研究。研究发现BTX热集成工艺的传热过程和压力变送过程的总火用损最小,为2149.94×104kcal/h,该工艺能量利用水平最高。但热耦精馏的总费用最低,为10263.88元/时,该工艺的经济性最好,而热集成精馏的总费用稍小于热耦精馏,达10514.46元/时。热耦精馏的工程化难度和控制难度较高,对其实际工程应用还需进行较深入的研究。