精馏是最重要的化工分离单元操作，但由于其热力学效率的极其低下，它同时也是最耗能的分离手段。自从上个世纪石油危机发生以来，人们开发出了各种针对精馏过程的节能方案，其中热泵精馏（简称VRC，下同）最为简洁有效，并早已实现工业化。内部能量集成精馏塔（简称HIDiC，下同）是一种将热泵精馏的思想与内部能量耦合相结合的产物，它用精馏段与提馏段之间的内部渐进透热代替了VRC的单点传热，成为了近些年来的研究热点。
1. 将HIDiC用于宽沸点物系（如苯甲苯）的分离时，精馏段与提馏段之间的换热温差会沿塔段呈现出极其不均匀的分布，从而使各点的传热推动力相差很大，减小了过程的可逆性。针对这一问题，我提出了一种新的倒置耦合的HIDiC方案。在这一方案中，精馏段被分为上下两部分，并分别操作在不同的压力下，中间用压缩机和节流阀连接。加上提馏段和精馏段之间原有的压缩机和节流阀，整个流程等效于将提馏段顶部出口气体经过两级压缩，最终到达精馏段塔顶压力。将精馏段的上半段与提馏段的下部进行透热匹配，而精馏段的下半段则传热给提馏段的上部。这样一来，通过精馏段与提馏段温度曲线的倒置重新匹配，最终获得了更为均匀的传热推动力，从而达到了更高的流程可逆性和更好的节能效果。 |