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▲圖1  三組分常規精餾流程

  熱耦精餾的原理：  

如圖2 所示的流程。副塔的物料預分為A、B和B、C兩組混合物，其中輕組分 A全從塔頂蒸出，重組分C全從塔釜分出，物料進入主塔后，進一步分離塔頂得到產物A，塔底得到產物C，在塔中部B組分液相濃度達到最大，此處采出中間產物，副塔避免使用冷凝器和再沸器，實現了熱量的耦合，故稱為熱耦精餾。

▲圖2  熱耦精餾流程

  熱耦精餾的應用：  

在圖2中，假定組分A、B和B、C間的相對揮發度均為3，設計回流比為1 ~ 3，以泡點進料，產品的純度均定為 90 %，則在相同或稍多一些塔板數情況下，熱耦精餾可節能20%。由于取消了前級塔的再沸器和冷凝器，則可以減少換熱設備的投資和蒸汽冷卻水的消耗，故其經濟效益是很高的，可推廣用于多組分系統的分離。熱耦精餾在熱力學上是最理想的系統結構，既可節省能耗，又可節省設備投資。經計算表明，熱耦精餾比兩個常規塔精餾可節能20%~40%。所以，這種新型節能精餾技術在20世紀70年代能源危機時受到西方國家的廣泛注意，進行了許多研究。但是，由于主、副塔之間氣液分配難以在操作中保持設計值，且分離難度越大，其對氣液分配偏離的靈敏度越大，操作就難以穩定，而且由于控制問題和缺少設計方法，20多年來熱耦精餾并未在工業中獲得廣泛應用。只有沸點接近的易分離物系才推薦采用熱耦精餾，但在設計中也要注意，保證主、副塔中氣液流量達到要求。

  熱耦精餾流程的適用范圍：  

熱耦精餾流程并不適用于所有化工分離過程，它的應用有一定的限制。雖然此類塔從熱力學角度來看具有最理想的系統結構，但它主要是通過對輸入精餾塔熱量的“重復利用”而實現的，當再沸器所提供的熱量非常大或冷凝器需將物流冷至很低溫度時，此類工藝會受到很大限制。此外，熱耦精餾流程對所分離物系的純度、進料組成、相對揮發度及塔的操作壓力都有一定的要求：

⑴產品純度。熱耦精餾流程所采出的中間產品純度比一般精餾塔側線出料達到的純度更大，因此，當希望得到高純度的中間產品時，可考慮使用熱耦精餾流程。如果對中間產品的純度要求不高，則直接使用一般精餾塔側線采出即可。

⑵進料組成。若分離 A、B和C三個組分，且相對揮發度依次遞增，采用該類塔型時，進料混合物中組分B的量應最多，而組分A和C在量上應相當。

⑶相對揮發度。當組分B是進料中的主要組分時，只有當組分A的相對揮發度和組分B的相對揮發度的比值與組分B的相對揮發度和組分C的相對揮發度的比值相當時，采用熱耦精餾具有的節能優勢最明顯。如果組分A和組分B（與組分B和組分C相比）非常容易分離時，從節能角度來看不如使用常規的雙塔流程。

⑷塔的操作壓力和整個分離過程的壓力不能改變。當需要改變壓力時，則只能使用常規的雙塔流程。

熱耦精餾為何如此節能？一文了解！