袁　野，袁希钢，罗祎青，余国琮

(天津大学化工学院，化学工程联合国家重点实验室，天津 300072)

精馏是化工生产中最常用的分离技术，但是也最为耗能，精馏的节能一直是专家学者研究的重点，热集成和热耦合形式是常见的精馏节能形式。用于分离三组元混合物的全热耦合塔如图1a)所示，自从Petlyuk[1]于1965年提出之后一直广受关注，它被认为是热力学理想的结构，由于消除了传统精馏序列存在的组分返混现象，可实现节能30%以上[2-4]。隔板塔(DWC)如图1b)所示是全热耦合塔的等价形式，这种形式将双塔变为单塔，塔的中间设置隔板，由于结构简单，可行性强，展现出广泛的工业应用前景[5]。

图1　全热耦合塔及隔板塔Fig.1　Thermally coupled distillation column and dividing wall column (DWC)

然而，由于隔板精馏塔具有更多的自由度，操作和控制较为困难，因而限制了其在工业上的普遍应用。如图1b)所示，在隔板塔中由塔段1向下流动的液体需要分成2股，分别进入下面的塔段2和4。同样从塔段6上升的气相被分割后分别进入塔段3和5。这一液体分割比和气体分割比是新增加的新参数，对隔板塔的经济性能有重要影响[6-7]。通常隔板塔的液相分割比比较容易控制，但是气相分割比取决于隔板的位置，经设计确定后操作中无法控制。而气相分割比对于隔板塔的能耗影响很大[6, 8]。虽然有很多关于隔板塔的操作和控制问题的研究[9-10]，但是这一问题并没有得到根本解决。

Agrawal等[11]提出了一种不需要气相分割的全热耦合塔的结构，如图2所示。这种结构通过在图1a)所示原预分馏塔下面添加1个新的塔段1d以及与之相连的再沸器，同时去掉了从塔段2d至塔段1c(即图1b中从塔段6至3)的气相流股。……