一、课题来源与背景   ”高效节能隔板塔精馏系统节能机理及动态模拟研究“是河北省应用基础研究计划重点基础研究项目，项目编号为：13964506Z，由河北工业大学承担。    二、技术原理及性能指标      目前，精馏节能的一个主要方向是从热耦合的角度降低精馏过程的能耗，其中隔板塔被认为是热力学上较为理想的塔结构。虽然隔板塔比原有两塔流程的精馏塔复杂（内部增加隔板），但总设备投资和能耗都会有大幅度下降。    本项目采用化工过程流程模拟软件开发了隔板塔共沸精馏分离低浓度乙腈工业废液的工艺，并通过小试实验验证了工艺可行性。经模拟验证得到应用隔板塔共沸精馏分离得到成品乙腈、二氯甲烷、水的工艺。    本项目的研究不但能大幅度降低精馏过程的能耗和CO2的排放量，而且减少了设备投资，最终降低了生产成本，提高了经济效益，对我国建设资源节约型、低碳导向型社会具有重要意义。    本项目的主要性能指标是通过对热耦精馏的热负荷能耗和热力学效率分析，得到各种因素对热耦精馏节能效果的影响，提高热耦精馏过程的能量利用率；对塔内气液分布三维过程进行模拟，为隔板塔的设计提供理论指导；建立热耦精馏过程的动态模型，通过模拟了解热耦精馏过程的动态品质，操作参数和系统特性的变化规律，为热耦精馏的控制优化提供理论指导；将流体力学分析引入隔板塔的研究；建立热耦精馏过程的动态仿真模型；根据实际需要开发高效节能隔板塔工艺。    经过研究，对热耦精馏过程的分析详细具体，得到的过程模型准确，并且成功将流体力学引入了隔板塔的研究。此外，项目开发的采用隔板塔分离低浓度乙腈工业废液的工艺，已经被验证具有较强的可行性。经模拟得到了应用隔板塔共沸精馏分离废液得到成品乙腈、二氯甲烷、水的工艺，同时为新工艺的优化及设备设计提供了基础数据和理论依据。项目成果具体表现为发表高水平学术论文2篇，申请并授权发明专利3项，培养博士研究生1名，硕士研究生2名。    三、技术的创造性与先进性    本项目旨在挖掘隔板塔在工业节能方面的巨大潜力。以乙腈废液分离过程为例，开发了利用隔板塔共沸精馏技术回收制药行业头孢曲松、头孢呱酮发酵液废液中的乙腈、二氯甲烷、硅醚和DMF的工艺。成果的创造性和先进性主要体现在：    （1）针对工业乙腈废液处理，建立了隔板塔热力学模型、稳态模型以及动态流动模型，为新型高效隔板塔的工业设计及应用提供了理论基础。    （2）使用化工过程流程模拟软件开发了隔板塔共沸精馏分离低浓度乙腈工业废液的新工艺，并通过小试实验验证了工艺可行性，与原有常规工艺相比既能减少设备投资又可以节省能耗。    （3）采用隔板塔共沸精馏解决了DMF与水形成的高沸点缔合体系分离难度较大的问题，设计并开发了新工艺，系统研究进料组成、回流比、液体和气体分配比、进料位置、侧线采出位置等对隔板塔分离效果和能耗的影响，为工艺优化提供基础数据。    （4）综合考虑分离效果、操作能耗以及操作稳定性等因素，通过过程模拟和实验相结合的方法，以能耗为目标函数，考察不同分离任务下原工艺与新工艺的能耗，分析了隔板塔的节能机理。    四、技术的成熟程度，适用范围和安全性    石油、化工行业是高能耗、高污染的行业，同时又是社会经济发展的重大贡献者。从能耗分析来看，化工过程中精馏系统占总能耗的40%～70%，因此开展精馏过程节能原理和技术的研究，提高能源利用率，降低资源消耗非常必要。近年来，随着隔板塔技术的日趋成熟及工业化进程的发展，国外的隔板塔已从最初将垂直隔板焊在塔内发展到可移动隔板，此外，还有适用于特殊需要的偏离中心位置的垂直隔板。在工业上，已有1个隔壁或2～3个隔壁组合进行4种组分分离的实施案例。隔板的组合及固定形式多样化，为多组分混合物的分离提供了可能性。目前，国内有关隔板塔的研究还处于消化吸收国外技术并进行理论模拟计算、开发小试过程实验设备及工艺的阶段，尚无工业实施案例。因此研究多集中于萃取精馏、反应精馏等领域的模拟计算及小试实验。    与国内外其它研究相比，    本项目设计并开发了乙腈废液分离的新工艺流程，系统地研究了进料组成、回流比、液体和气体分配比、进料位置、侧线采出位置等对隔板塔分离效果和能耗的影响，为隔板塔工艺优化和相关设备的设计提供了基础数据和理论指导。同时，对隔板塔汽液分配结构及操作参数进行了优化，同时优化并设计了针对复杂物系的分离工艺过程。    五、应用情况及存在问题    本项目模拟优化并设计了隔板塔共沸精馏工艺，用以分离制药行业头孢曲松、头孢呱酮发酵液废液。经实际工业应用，与原有工艺相比节省设备投资30%以上，节省能耗30%，为进一步大规模推广提供了示范。    本课题仅仅针对制药行业特定的乙腈废液系统进行了隔板塔的节能研究，范围不够广泛，应对不同物系进行隔板塔的动态模拟，进一步扩大隔板塔的应用范围。