近日，团队教师夏力教授在工业废液混合物分离提纯研究方面取得新进展。
针对化工生产过程中产生的工业废液混合物内共沸组分难以分离的问题，团队提出了一种将变压精馏与非均相共沸精馏相结合的协同分离技术，旨在从γ-丁内酯生产过程中产生的多组分废液中高效回收四氢呋喃和正丁醇。为降低分离过程的能耗，首先对基础工艺，即变压-非均相共沸精馏工艺进行了过程强化研究，分别应用了热集成技术、热泵辅助精馏技术以及二者结合的热泵-热集成辅助技术。并在此基础上，进一步对节能效果最优的热泵-热集成辅助变压-非均相共沸精馏工艺开展多目标优化，从而确定了回收四氢呋喃与正丁醇的最优工艺路线。
团队提出了一种变压精馏与非均相共沸精馏相结合的协同分离技术，用于从γ-丁内酯生产过程中产生的多组分废液中回收四氢呋喃和正丁醇。为降低分离过程能耗，实施了三项节能策略：热集成辅助精馏、热泵辅助精馏及热泵-热集成辅助精馏技术。通过年度总成本、热力学效率、二氧化碳排放量及总能耗等指标对方案进行综合评估。结果表明改进工艺可显著降低能耗并提升经济效益。其中热泵-热集辅助变压-非均相共沸精馏工艺表现最优，实现TAC降低31.84%、CO2排放量减少52.38%、TEC减少46.25%，热力学效率提升44.74%。基于此，为进一步优化分离过程，采用NSGA-II算法对具有最佳节能效果的热泵-热集辅助变压-非均相共沸精馏工艺进行多目标参数优化。该优化使得TEC降低1.56%的同时TAC降低0.77%。本研究对工业废水中四氢呋喃和正丁醇的高效回收及化工行业清洁生产具有重要指导意义。
Fig. 1. Illustrated comparison of economic indicators under different schemes
Fig. 2. (a) Comparison of CO2 and η indicators under different schemes (b) Comparison of TEC indicators under different schemes
Fig. 3. Analysis of effective exergy losses by different processes
该工作以“Energy-efficient recovery of tetrahydrofuran/n-butanol via pressure-swing and heterogeneous azeotropic distillation: Design, optimization, and comprehensive performance evaluation”为题发表在《Energy》。该期刊是化学化工领域的国际知名期刊，中科院分区一区TOP期刊。通讯作者为青岛科技大学夏力教授和杨益谦副教授，青岛科技大学为第一单位和唯一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金、山东省重点实验室和山东省重大科技创新计划支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.139226
