化工生产中，非均相共沸物的分离需依靠精馏过程与热力学自动液液分相相结合，其中包含二元和三元等多元非均相共沸物的分离。对于这类体系的分离流程，进行过程强化和集成，能够实现节能降耗，还能降低设备投资以及占地面积，这具有重要的学术和应用价值。隔板塔（Wall，DWC）是一种基于热耦合原理的高效精馏塔构型，适用于多组分分离。目前它已被广泛用于理想混合物的分离。所以，把隔板塔应用到非均相共沸物的分离中，能让隔板塔分离与液液分相进一步结合，以达到过程强化的目标。

近期，中国科学院大学化学工程学院王二强课题组针对含有中间沸点二元非均相共沸物的四元混合物的分离工艺展开了模拟研究。他们提出了一种新型的非均相共沸隔板塔构型，可应用于该体系的分离。并且将此构型与不同的分离路线在能耗方面进行了对比，同时结合热力学第二定律，对塔内的有效能损失情况进行了进一步的研究。相关工作发表于 and 期刊，2023 年第 189 卷，第 384 - 400 页，/10.1016/j..2022.11.044。

图 1 所呈现的包含中间沸点二元非均相共沸物的四元混合物的分离构型如下：其一，分相器与普通精馏塔提馏段相耦合的分离构型（MHAD）；其二，分相器与隔板精馏塔隔板左侧相耦合的分离构型。

分离目标是由丙酮()、甲基异丙基酮(MIPK)、水、二异丁基甲酮(DIPK)组成的四元混合物。MIPK 能与水形成二元非均相共沸物，并且其沸点处于中间位置。传统塔及隔板塔有分离构型，据此共设计了六条不同的分离路线。在相同的进料条件和产品规格下，分别对这些路线进行稳态模拟。当流程收敛后，依据热力学第二定律，通过有效能守恒来计算全塔的有效能损失情况。

模拟过程中发现，传统非均相共沸精馏工艺 HAD 改进成的隔板非均相共沸精馏工艺，无法通过减少塔板内部的组分返混来降低塔板上的有效能损失。新提出的非均相共沸精馏工艺与 MHAD 工艺相比，能够通过消除塔内中间组分的返混，减少一部分由组成变化所引起的有效能损失。

新型非均相共沸隔板精馏塔的最终结果显示，它具有最低的分离能耗。与传统分离工艺相比，它能够节省 30%以上的能耗，并且热力学效率也有显著的提升。

图 2 展示了六种不同分离工艺路线在能耗费用、设备费用以及年操作费用 TAC 方面的结果对比

图 3 展示了六种不同分离工艺路线在塔板上的有效能损失的结果对比，同时也展示了总能耗的结果对比。

王明媚是中国科学院大学的硕士研究生，她是该论文的第一作者。北京市自然科学基金以及中央高校基本科研业务费专项等对相关工作提供了支持。