陳曉璐

摘 要：精餾是化學(xué)工業(yè)的高耗能操作單元，如何提高效率，降低能耗是制約生產(chǎn)發(fā)展的重要因素，筆者主要結(jié)合現(xiàn)代精餾技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，結(jié)合化工企業(yè)的不同需求，就實(shí)際生產(chǎn)中如何提高精餾工藝提高自己的看法，供參考。

關(guān)鍵詞：精餾節(jié)能；分類；操作優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.226

0 前言

化工生產(chǎn)過(guò)程中， 對(duì)不同組分進(jìn)行分離的方法大多采取精餾分離，精餾分離技術(shù)和精餾分離方式的不同，直接決定生產(chǎn)能耗和熱力學(xué)效率的高低，從而直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)成本 ，因此在不同的化工企業(yè)中，包括制藥、食品、石油等企業(yè)中，研究和尋找合適的精餾技術(shù)和精餾方式，都占有極為重要的作用。

結(jié)合國(guó)際精餾技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，參照各企業(yè)實(shí)際的工藝現(xiàn)狀，提高精餾效率需從精餾操作條件的優(yōu)化、精餾熱能的再利用、精餾介質(zhì)的開(kāi)發(fā)和使用、開(kāi)發(fā)新的精餾工藝等方面具體分析，以尋找合適的提高效率的路徑。下面分別進(jìn)行分析。

1 精餾塔操作工藝條件的優(yōu)化

在相對(duì)固定的精餾方式下，不同的工藝控制點(diǎn)將產(chǎn)生不同的精餾效率，在實(shí)現(xiàn)操作過(guò)中，技術(shù)人員將通過(guò)調(diào)試不同的回流比、操作壓力、多塔排列順序等和進(jìn)料狀態(tài)等方面進(jìn)行優(yōu)化。

在精餾過(guò)程中，改變回流比、操作壓力等控制點(diǎn)，可直接導(dǎo)致能耗的增大或降低，在實(shí)踐中，通過(guò)改進(jìn)精餾操作條件，尋找最優(yōu)的工藝控制點(diǎn)，可較容易達(dá)到降低能耗 20%的效果。

在部分精餾過(guò)程中，存在著再沸器和冷凝器的溫差過(guò)大，出現(xiàn)熱力學(xué)效率較低的問(wèn)題，在這種情況下，可采取增設(shè)中間再沸器和中間冷凝器的方式解決，如原油煉制中常減壓塔增設(shè) 3～4 個(gè)中間換熱器；乙烯裝置中脫甲烷塔增設(shè)中間再沸器較常規(guī)精餾，能夠降低能耗17%。

2 精餾過(guò)程熱能利用

余熱就是在各種熱能轉(zhuǎn)換和利用過(guò)程中未被利用而排棄的能量，現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和能源價(jià)格的上漲，對(duì)余熱的應(yīng)用，越來(lái)越受到人們的重視。

余熱發(fā)電領(lǐng)域，曾有一種精餾塔空冷器余熱回收發(fā)電設(shè)備，通過(guò)被加熱的蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī) 組做功發(fā)電，最終實(shí)現(xiàn)了低溫?zé)崂玫陌咐?/p>

也有一種精餾裝置的再沸器的蒸汽冷凝水余熱回收裝置，利用回收余熱，蒸汽熱泵有效地利用了蒸汽管網(wǎng)與再沸器所用蒸汽間的壓差，實(shí)現(xiàn)了低壓閃蒸蒸汽的增壓輸送，取得明顯的節(jié)能效果。

在甲醇精餾工藝中，為進(jìn)一步充分回收此部分凝液余熱，有的企業(yè)將把預(yù)精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器設(shè)置位置更改到預(yù)精餾塔底部，作為預(yù)精餾塔再沸器為塔底提供熱量。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，此設(shè)計(jì)優(yōu)化達(dá)到預(yù)期凝液熱量回收目的，起到了節(jié)能降耗的效果。

利用夾點(diǎn)技術(shù)優(yōu)化換熱系統(tǒng)，世界上著名的工程公司，如赫斯特、拜爾、聯(lián)碳、孟山都、杜邦、ICI、三菱等較早地采用了夾點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行了新廠設(shè)計(jì)和老廠改造，在降低能耗、減少投資、保護(hù)環(huán)境等方面取得顯著成效，在我國(guó)通過(guò)夾點(diǎn)分析方法用于原油預(yù)熱系統(tǒng)的節(jié)能改造，而后用于全過(guò)程系統(tǒng)的用能分析與調(diào)優(yōu)，也取得滿意效果。

3 精餾塔的改進(jìn)

目前，為了提高傳熱系數(shù)，已開(kāi)發(fā)了多種高效換熱設(shè)備或元件，如波紋和多孔管材料，能很好地強(qiáng)化傳熱表面，大大提高傳熱系數(shù)； 此外，雙波紋管和一面多孔一面波紋的傳熱表面均可使傳熱系數(shù)提高 l～2 倍；而高熱流管與過(guò)去的低翅片管相比，傳熱效率則能提高 30%，可根據(jù)具體需要選用。

此外，將化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和精餾分離耦合在一個(gè)單元操，與常規(guī)精餾相比有著轉(zhuǎn)化率和選擇性高，溫度控制較容易，反應(yīng)時(shí)間短，操作費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛得到應(yīng)用。還有相當(dāng)一部分是與隔壁塔相結(jié)合，隔壁精餾塔設(shè)一垂直隔板，將精餾塔分成上部公共精餾段，下部公共提餾段及由隔板隔開(kāi)的精餾進(jìn)料段和中間側(cè)線采出段四部分，由于其特殊的結(jié)構(gòu)，因此具有一般帶側(cè)線采出的精餾塔所不具備的多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。

4 特殊精餾工藝流程

精餾過(guò)程中，塔頂蒸汽被冷凝器帶走大量熱量，接近塔底再沸器熱能量體供給的熱量，如果能把普通精餾塔頂蒸汽的冷凝熱合理利用，就可以大大降低能耗，達(dá)到節(jié)能增效的目的，常見(jiàn)的特殊精餾工藝有熱泵精餾、多效精餾、熱耦精餾、絡(luò)合精餾、超重力精餾等技術(shù)。

其中：間接式熱泵精餾的適用范圍是熱敏產(chǎn)品、腐蝕性介質(zhì)或塔頂產(chǎn)品不宜壓縮的精餾系統(tǒng)；多效精餾作為一種規(guī)范性節(jié)能系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于化工工業(yè)生產(chǎn)中；熱耦精餾主要用于三元混合物的分離，與常規(guī)蒸餾塔相比熱耦蒸餾可以節(jié)省能耗達(dá)30%左右； 絡(luò)合萃取精餾具有分離效率高、選擇性高和傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于分離因子很小的系統(tǒng)； 而超重力精餾具有體積小、壓降低、能耗低和傳質(zhì)效率高等特點(diǎn)，需要在不同的環(huán)境和工藝條件下選擇使用。

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