方 静，刁梦宇，李春利，刘 庆，赵睿琛

（河北工业大学 化工学院，天津 300130）

精馏是目前工业上广泛应用的分离单元之一，同时也是高能耗、低热力学效率的化工操作单元。分离过程的能耗占化工行业总能耗的40%～60%，而精馏所需的能耗约为分离过程总能耗的95%，热力学效率仅为5%～10%。内部热耦合塔（HIDiC）由于塔间的内部热量耦合作用，在降低了冷凝器和再沸器热负荷的同时，也增强了精馏操作过程中的可逆性，提高了热力学效率，可节能30%～60%［1］。1986年，Nakaiwa等［2-3］在对HIDiC的理论研究和实验研究中证明了HIDiC具有出色的节能效果。Campbell等［4］通过增强精馏操作过程的可逆性，证明了HIDiC具有较高的热力学效率及巨大的节能潜力。Xu等［5-8］对HIDiC的传热系数进行了实验研究，得出总传热系数随两塔间传热推动力的增大而减小的规律。Iwakabe等［9］将HIDiC用于多组分的分离，验证了它具有较高的能量效率。

本工作以中试规模的同轴HIDiC为研究对象，计算了传热过程中两塔段间的实际传热量，并根据模拟数据分析了两塔段由于传热产生的内回流量和蒸汽增量，考虑到这部分流量的增加会形成热阻阻碍热量传递等因素，确定了该塔的最佳操作压缩比。

1 HIDiC的实验研究

1.1 实验装置与实验步骤

HIDiC实验装置见图1，塔的各项参数见表1。

图1 HIDiC实验装置Fig.1 Internally heat-integrated distillation column(HIDiC) experimental setup.

本研究以乙醇-水为待分离物系。两塔段均采用304不锈钢材质，原料经进料齿轮泵打入提馏段顶部，精馏段塔顶产品经冷凝器冷凝，一部分回流到精馏段顶部，一部分采出到轻组分罐，塔釜产品直接采出到重组分槽；……