分壁塔背景知识

精馏是化工生产中最常用的分离过程，但是能耗特别大。1980年初，为了减少精馏的能耗，BASF公司的GerdKaibel及其团队开发了一种非常有前途的精馏塔 -- 分隔壁精馏塔（Dividind Wall Column，简称DWC）。

国外分壁精馏塔发展历程

1933年，首次提出分壁塔概念；

1985年，德国BASF公司设计了第一套分壁塔工业应用装置；

2000年，Linde公司为南非Sasol公司建造了第一套世界上最大的塔盘隔板塔；

2005年，ExxonMobil对重整芳烃分离装置应用了分壁塔技术，取得了节能53%的显著效果。

由于DWC在节能和节省设备投资方面优势明显，节能30%，节省投资30%，因此激励着研究人员不断攻克分隔壁精馏塔的模拟、设计、控制和塔内件设计与安装方面的难题，从而使得DWC能够成功、灵活、稳定地运行。

BASF公司的合作伙伴MONTZ公司，1985~1995年共制造了10座DWC塔，但是现在他们每年就要制造10座DWC塔。到目前为止，BASF公司在全球拥有70多座这种填料精馏塔，Sulzer、Koch-Glitsch、LindeAG等大公司一共拥有40多座这种塔板塔。

分隔壁精馏塔结构

分隔壁精馏塔是在传统精馏塔中间位置放置一块竖直的分隔壁，如图1所示。精馏塔被垂直的分隔壁分成6个部分，如图1所示，公共精馏区1、公共提馏区6及由分隔壁分开的相互平行的进料段和侧线产品采出段4部分，其中进料段和侧线产品出料段又可以分为精馏段2、3和提馏段4、5，2、4一般被称为预分馏段或副塔，整个1、3、5、6段被称为主塔。如图2所示，含A、B、C三种物质的混合物从分隔壁塔进料段的中间位置进入到塔内。在预分馏段，组分A、B向塔上方移动，组分B、C向塔下方移动。公共精馏区完成A、B的分离，纯组分A从塔顶采出，公共提馏区完成B、C的分离，纯组分C从塔釜采出，纯组分B从主塔的中间采出。

与传统分离三组分的两塔精馏相比，分隔壁精馏塔可节省1座精馏塔及其附属设备，如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵等，而且占地面积也相应减少。图1为分隔壁精馏塔的一般结构，经过多年发展出现了多种结构，见图3~图5。

图5 BASF公司用于分离四组份的分壁精馏塔

图3中的分隔壁精馏塔一般适用于萃取精馏，图4中的分隔壁精馏塔一般适用于蒸汽进料，侧线气体或液体出料。图5为分离四组分的分隔壁精馏塔。分隔壁精馏塔实际上是完全热耦合精馏塔的一种特殊形式，其在热力学性质上等同于1个Petlyuk塔，如图6所示，分离原理也与Petlyuk塔相近。

分隔壁精馏塔结构

分隔壁精馏塔节能是因为避免了中间组分的返混效应。在传统两塔分离中，塔1中由塔顶向下，中间组分B的浓度随着轻组分A浓度的降低而逐渐增加，接近塔釜处，中间组分B的浓度随着重组分C浓度增加而减少，即组分B在塔1中达到最大值，如图7所示。

由于中间组分B在塔1发生返混现象，从而导致塔1的分离效率较低。与之相反，如图8所示，在分隔壁精馏塔中，经预分离段分离后的A、B和B、C两组混合物进入主塔后做进一步分离，其中，中间组分B在侧线采出处浓度达到最大，这就有效避免了两塔流程中的返混现象。

分隔壁精馏塔不仅可以应用于普通的多组分分离，还可以应用于反应精馏、萃取精馏、共沸精馏等。DWC可以用于分离多种物系，如烃类、脂类、醇类、醛类、酮类、胺类，几乎涉及了化工中的所有物系。