前言
化学工业深入我们日常生活的方方面面，影响着我们的生活质量，是国家的重要支柱产业。化学工业的一个重要特点就是高能耗，但对能量的利用效率比较低，在我国能量的利用效率大约是33%，比发达国家约低10%。目前，人们越来越重视节能，国外已经开发并应用了各种节能技术，作为化工专业的我们有必要了解这些节能技术。
目前比较常见的化工节能技术包括热泵精馏、多效蒸发、多效精馏、侧线出料、热偶精馏（隔壁塔）、夹点技术等。科普化工将陆续推出化工节能技术专题系列，与大家一起交流学习。今天推出第二期：多效精馏原理及应用。
尽管多效精馏有明显的益处，但其应用仍受到一定的限制。首先，效数要受投资的限制。效数增加，塔数增加，设备费用增大。同时，效数增加，第一效塔的压力增加，则塔底再沸器所用的加热蒸汽的品质提高，将削弱因能耗降低而减少的操作成本；同时又使换热器传热温差减小，使换热面积增大，故换热器的投资费用增大。再者，效数受到操作条件的限制。第一效塔中允许的最高压力和温度，受系统临界压力和温度、热源的最高温度以及热敏性物料的许可温度等的限制；而压力最低的塔通常受塔顶冷凝器冷却水温度的限制。最后，多效精馏系统操作相对困难，且对设计和控制都有更高的要求。
实例：分离甲醇-水等摩尔混合物，常压精馏，进料流率2000kmol/h。要求产品甲醇含量达到0.995摩尔分数，要求排放水中甲醇含量<0.005>
模拟过程如下：
Step1：输入组分，及选择物性方法
查看二元交互作用参数
Step2：进行DSTWU简捷模块设计
首先构建流程图
根据题目要求输入进料物流参数
输入DSTWU简捷模块参数，设定操作回流比为最小回流比的1.2倍，塔顶压力为1atm，塔釜压力为1.3atm，这里参数可以随意设置，符合常理，后续可根据参数分析来确定最终结果
运行模拟，查看结果：单一精馏塔需要21块理论板，回流比0.7，进料位置在15块理论板。塔顶物流中甲醇0.995摩尔分数，塔釜物流中水0.995摩尔分数，可以满足分离要求。
Step3：进行Radfrac严格模块设计
将“DSTWU”模块计算结果填入
运行模拟，查看结果
由上图可见，产品甲醇、水的纯度没有达到分离要求，说明简捷计算方法与严格计算方法存在差距。为使产品达到分离要求，在其他设定参数不变时，使用“ Design Specifications”功能调整回流比，使满足题目要求。
设计规定参数设置如下：
注意选择回流比的范围时应该包括已经给出的回流比，否则软件会给出警告
运行并查看设计规定结果，如下
此时查看物流数据，均符合题目要求
对塔顶及塔釜的结果列出如下，便于与多效精馏进行比较分析。
Step4：顺流双效精馏
首先示顺流双效精馏结构改画成计算流程，明晰一塔的的冷凝器即为二塔的再沸器，并使用混合器、分流器进行物流合并
首先通过分析确定C1、C2塔的具体参数：通过DSTWU模块确定基本参数，然后通过设计规定进行参数优化。
DSTWU模块：C1塔的参数设定：
DSTWU模块C1塔的结果：
这里，塔板数28块，进料位置为21块，回流比为0.9
DSTWU模块：C2塔的参数设定：
DSTWU模块C2塔的结果：
这里塔板数21块，进料位置为15块，回流比为0.7
D1、D2 的分配比例由Cl 塔汽相出料量Y确定，汽相Y释放的潜热应该等于C2 塔塔釜的热负荷，然后由Cl 塔的回流比确定D1 流率值，从而得到D2 流率值，借助于一个辅助双培系统确定D1 流率，如下所示：
假定D1 =500kmol/h，即D/F=0.25 ，代入Bl 塔计算，结果Bl 塔顶的甲醇含量不满足分离要求，经过“Design Specifications”功能调整回流比R=l.57，优化功能调整NFEED=38 。计算结果XD1=0.995 ，达到分离要求。
C1塔参数设定：
C2塔参数设定：
根据全塔物料衡算可求得“Bottom rate”为1000kmol/h
运行，查看物流结果
结果C1塔顶的甲醇含量不满足分离要求，经过“Design Specifications”功能调整回流比R=1.8204。计算结果XD1=0.995，达到分离要求
查看结果，回流比调节为1.8204时，能满足分离要求
接下来查看C2塔的出口物流，塔釜产品纯及塔顶产品纯度较低，均不满足题目条件，故可以进行回流比优化。
通过设计规定进行XD2与回流比关系分析：
确定最终回流比为1.21。
然后查看物流结果：
均满足题目条件。
建立一个“Design Specifications”，文件“DS-1 ”，定义C1塔塔顶冷凝器热负荷为Q1，定义C2 塔釜再沸器热负荷为Q2。在顺流双效精馏流程稳定操作时，调整C1塔塔顶出料量使得Q1与Q2的绝对值相等，代数和（记作DQ）为零。
参数设定如下：
运行，查看结果
结果显示，C1塔塔顶出料比D:F为0.21289时，B1塔塔顶热负荷Q1绝对值等于C2塔釜再沸器热负荷Q2绝对值，均为10241.5kW 。此时，C1塔顶Dl的出料量为425.780982kmol/h，回流比为1.8204。
由回流比1.8204可计算出Cl塔顶汽相流率V=(R+1)D1=1200.87268kmol/h，即为C1塔塔顶的汽相出料量，D2=1000-D1=574.219018koml/h，即为C2塔塔顶的液相出料量。
输入双效精馏模块参数：
(1) C1高压塔（无冷凝器）
(2) C2低压塔（无再沸器）
(3) 换热器E1
(4) 分流器T1
(5) 分流器T2
运行并查看物流结果
根据物流结果可知，达到分离要求
Cl塔塔釜消耗加热能量9444kW，与单塔精馏消耗加热能量20258.5kW相比：
即题给甲醇-水顺流双效精馏比单塔精馏节省加热能量53.445%，另外还节省了Cl 塔塔顶冷凝水消耗量。
以上是双塔精馏的内容，小编这里不多说，大家好好享受干货吧！
参考文献:
[1] 冯霄. 化工节能原理与技术. 北京: 化学工业出版社，2004.
[2] 包宗宏. 化工计算与软件应用.北京: 化学工业出版社，2013.
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