高景山 张英 薄德臣

摘 要：以Hysys软件对分壁塔分离芳烃混合物进行研究，采用Box-Behnken方法对影响分离效果的因素进行了优化，并进行了数学模型的研究，建立了以组分分离纯度为目标值，各工艺参数为因素的二次多项式模型。结果表明：进料温度和液体分配比对整体分离效果的影响显著，气体分配比对苯的分离影响显著，进料温度和液体分配比对甲苯和二甲苯分离交互作用影响显著。分壁塔分离的最优工艺条件为：进料温度122 ℃、回流比7、液体分配比0.62、气体分配比0.45。

关 键 词：分壁塔；Box-Behnken设计；数学模型

中图分类号：TE 241 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）07-1457-04

Optimization of the Separation Process of Aromatic Hydrocarbons With Dividing Wall Column by Using Response Surface Mehtodology

GAO Jing-shan， ZHANG Ying ， BO De-chen

（Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals， Liaoning Fushun 113001， China）

Abstract： Hysys software was used to simulate the separation process of aromatic hydrocarbons with dividing wall column. Based on the results of single-factor design， Box-Behnken design method was used to optimize the factors to affect the separation effect. A mathematical model was also established to predict the experiment results. The results show that feed temperature and reflux ratio have significant effect on the separation result； distribution ratio of vapor has significant effect on the separation of benzene； feed temperature and distribution ratio of liquid have significant effect on the separation of toluene and exylene.The optimum conditions are as follows： the feed temperature 122 ℃，the reflux ratio 7，the distribution ratio of liquid 0.65， the distribution ratio of vapor 0.45.

Key words： Dividing wall column； Box-Behnken design； Mathematical model

化工過程强化与过程集成技术是未来化工发展的一个方向，因为它能大幅度减少设备的体积，简化流程，降低能耗，提高效益[1，2]。在化工分离工业中，精馏是一种使用最广的分离方法，但能耗高。在能源日趋紧张的今天，研究精馏过程的节能技术极其重要。Wright（1949）第一次提出了新型的精馏装置—分壁塔或称为DWC塔（Divided Wall Column）。基于Petlyuk的理论研究，这种装置也被称为Petlyuk塔，或者完全热耦合塔[3，4]。这种DWC塔内部的精馏同常规精馏没有多大差别，不同处只在于由于这种塔结构的差异， 能够使得多股物流同时在塔内进行传质、换热，从而能在一个塔壳里完成多个常规塔序所能完成的分离任务。

本文以芳烃混合物为研究对象[5]通过使用HYSYS软件模拟，在单因素实验的基础上，采用Box-Behnken[6，7]影响分析效果的关键因素进料温度、液体分配比和气体分配比进行初步研究，得出其协同作用规律，建立并验证相关工艺数学模型，从而达到优化分壁塔的操作参数的目的。……