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针对所需理论塔板数较多的精密精馏,本文提出了多储罐间歇精馏液相串联操作(CMVBD)。该操作具有如下特点:(1)系统由多个多储罐间歇精馏塔组成;(2)各塔独立进行全回流操作,仅通过各储罐内持液的液相交换实现串联操作;(3)系统的总压降仅为单塔压降;(4)能够有效减弱返混现象对分离过程的不利影响。为了克服CMVBD系统能耗高的缺点,进一步设计了基于蒸汽再压缩的多储罐间歇精馏液相串联操作(VRCMVBD)。而且采用模拟和实验方法对CMVBD和VRCMVBD进行了深入研究。在多储罐间歇精馏全回流操作(MVBD)基础上结合液相串联操作,构建了CMVBD。首先对MVBD进行了模拟和实验研究,结果表明其具有高效省时的优点,适合分离相对挥发度较小或轻组分含量较低的难分离二元混合物。进而研究了CMVBD,对其操作过程进行了数值模拟,结果表明CMVBD系统能够实现难分离物系的高效分离;设计了CMVBD的实验系统,采用相对挥发度较小的乙醇-异丙醇二元物系进行分离实验,实验结果和模拟数据的变化规律一致,证明其数值模拟准确可靠,并且说明CMVBD具有良好的可行性和可操作性。为了降低CMVBD系统操作能耗,首先对其基本操作单元——MVBD的能量集成方案进行研究,提出了基于蒸汽再压缩的多储罐间歇精馏全回流操作(VRMVBD)和带有内部热集成的多储罐间歇精馏全回流操作(IHIMVBD)及其强化形式(Int-IHIMVBD)。通过模拟分离乙醇-正丙醇的实例表明,VRMVBD不仅能显著降低操作能耗并提高经济效益,而且结构简单,易于设计实施。根据以上研究结果,将蒸汽再压缩技术应用于CMVBD系统,设计了基于蒸汽再压缩的多储罐间歇精馏液相串联操作(VRCMVBD)。该操作利用压缩机将塔顶蒸汽压缩到较高的压力,使其在塔釜再沸器处冷凝,释放出的潜热供给塔釜料液再沸,从而实现塔顶低温位热量的再利用。根据压缩机的运转方式,VRCMVBD可分为定速VRCMVBD和变速VRCMVBD。通过模拟分离乙醇-异丙醇的实例表明,VRCMVBD能够完成精密精馏分离任务并且大幅降低操作能耗和分离成本,而且变速VRCMVBD比定速VRCMVBD更具优势。