回收DMF的多效热泵精馏工艺研究_杨德明

回收DMF的多效热泵精馏工艺研究_杨德明回收DMF的多效热泵精馏工艺研究杨德明,郭新连(江苏工业学院化工系,江苏常州213164)摘要:针对传统DMF回收工艺存在的高能耗问题,提出多效热泵精馏回收DMF工艺流程。在建立多效热泵精馏的能量平衡模型的基础上,利用ASPENPLUS软件中的RADFRAC模块和UNIQUAC热力学计算模型,对该回收工艺进行模拟优化计算,确定各种工艺的最佳操作条件。在计算结果的基础上,对提出的各种工艺过程进行技术经济分析,以综合经济效益最佳为目标函数,确定了DMF回收的最佳多效热泵精馏工艺流程。关键词:多效热泵精馏;DMF回收;能耗;ASPENPLUS中图分类号:TE624文献标识码:A文章编号:1004-7948(2007)10-0013-041引言常规的精馏操作流程,塔釜需要外界热源提供热能,塔顶蒸汽潜热需用冷却剂转移,塔顶能量得不到利用。针对DMF废水二元体系,其塔顶主要组分是水,如果将塔顶水蒸气的能量品位提升,用于本塔或相邻下一个塔再沸器的热源,实现能量自身回收利用,就能解决能耗高的问题。目前较为有效的节能方法有热泵精馏[1～3]和多效精馏等。为达到更好的节能效果,本文提出将热泵精馏与多效精馏结合在一起,将常规的单塔精馏改为多塔精馏。各塔顶低能位蒸汽通过外加高压饱和蒸汽进行混合以提高塔顶蒸汽温度,作为相邻下一个塔再沸器的热源。通过模拟计算,确定各塔水蒸汽的蒸出量以及外加的饱和蒸汽量,以满足相邻下一个塔再沸器的传热温差和能量平衡的要求。2热泵多效精馏的能量平衡模型针对DMF废水体系和热泵精馏以及多效精馏的特点,由MESH方程建立的稳态平衡计算模型应该满足如下约束条件[4],以实现热泵多效精馏各效之间能量传递和匹配。(1)塔顶混合蒸汽的冷凝潜热应等于相邻下一塔底物料汽化所需的热量,即:Qmix,j=QW,j+1(1)(式中各符号含义见附表。)(2)为实现再沸器中的热量传递,相邻的塔顶混合蒸汽温度与塔底物流的温差应满足:tmix,j-tW,j+1≥Δtm(2)(式中各符号含义见附表。)Δtm为最小传热温差,本文中取15℃。第1效。全塔的能量平衡为:进料热焓、再沸器提供的能量与外加蒸汽能量之和,应等于提升能位后塔顶混合蒸汽释放的冷凝潜热、塔顶采出产品所携带的显热和塔底出料所带走热量三者之和,即:ηV0ΔH0+εVS,1ΔHS,1+Fhf-[(