基于热耦合技术的双塔精馏节能优化设计研究

刘忠科，闫敏，杨九如

（山东鲁新设计工程股份有限公司，山东 济南 250000）

摘   要：采用热耦合技术对某化工有限公司ABS生产线丙烯腈提纯工段双塔精馏系统进行了节能优化设计，提出了外部热耦合、内部热耦合(分壁塔)和复合热耦合3种优化方案，并使用Aspen PlusV12.0软件建立了模型验证各方案性能。结果表明,3种方案分别可实现22.8%、26.5%和31.2%的节能率;复合热耦合方案在技术经济性方面表现最佳,投资回收期为0.6a,丙烯腈产品纯度达到99.88%。研究成果为化工行业精馏系统节能改造提供了实用参考。

关键词∶热耦合技术;双塔精馏;节能优化;丙烯腈提纯;复合热耦合

精馏操作是化工生产中的主要分离过程，也是能耗较大的单元操作。在化工生产过程中，精馏系统能耗约占整个工厂能耗的40%～70%。随着能源价格上涨和环保要求提高，降低精馏系统能耗已成为提升企业竞争力的关键因素。热耦合技术通过优化系统内部能量流动路径，实现塔间或塔内热量的梯级利用，是提高精馏系统能效的有效手段。本文针对某ABS生产企业丙烯腈提纯工段的双塔精馏系统，深入研究热耦合技术的应用潜力，设计出多种节能优化方案，并通过模拟验证其技术可行性和经济效益，以期为同类企业的节能改造提供参考。

1 工程概况

1.1 现有双塔精馏系统分析

某化工有限公司成立于1995年，主要生产丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)，年产能达10万t,公司采用连续法生产工艺，以丙烯腈、丁二烯和苯乙烯为原料，通过乳液聚合工艺生产高品质ABS树脂，公司ABS生产线的丙烯腈提纯工段采用双塔精馏系统，是能耗大户。该系统由脱轻塔和脱重塔串联组成，工艺流程如图1所示。

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