热泵精馏与隔壁塔技术在1,4-丁二醇纯化中的节能优化及碳中和潜力研究

本文系统研究了Reppe法合成1,4-丁二醇（BDO）的纯化工艺，通过实验测定BDO/HDO体系气液平衡（VLE）数据并验证热力学一致性，开发了热泵辅助间接精馏序列（IDS-HP）和隔壁塔（DWC-HP）等强化工艺。研究表明IDS-HP可实现总年成本（TAC）降低52%，热力学效率从9.9%提升至45.2%，DWC-HP更具备实现净零CO2排放潜力，为高沸点二醇混合物分离提供了理论和技术支撑。

　　

Highlight

气液平衡实验结果与分子间相互作用

图1展示了BDO/HDO体系的气液平衡数据（表S4），通过Fredenslund检验和Van Ness检验验证了热力学一致性。Fredenslund检验通过比较计算值（y_i^cal）与实验值（y_i^exp）的蒸汽组成差异，压力残差<1 kPa，蒸汽组成残差<0.01，证实数据可靠。

Conclusion

Reppe工艺生产的1,4-丁二醇（BDO）纯化面临高沸点近共沸混合物分离难题，本研究通过改进Othmer蒸馏仪建立BDO/HDO体系可靠的气液平衡数据，开发的热泵辅助隔壁塔（DWC-HP）工艺展现出显著的节能和碳中和潜力。

CRediT作者贡献声明

石凯乐：原始稿件撰写、实验操作、数据整理；王瑞：稿件修订、方法论、数据分析；王洪海：项目监督、管理；李春利：方法论、资金支持；刘家鹏：稿件修订、项目管理。

利益冲突声明

作者声明无已知可能影响本研究的财务或个人利益冲突。

致谢

本研究获国家自然科学基金（22408082）、中国博士后科学基金（2023M740969）、天津市自然科学基金（23JCQNJC00370）和天津市教委科研项目（2023KJ293）资助。