化工精馏节能技术探讨

文/胡俊

在化工生产中经常会用到精馏节能技术，但传统技术尚不能完全满足高效节能的要求。新型的精馏节能技术以传统技术为基础，作出了技术改进，使操作条件更加完善，效果得到优化与提升，并获得推广，这对提高经济效益，促进化工企业发展起到了推动作用。笔者就此进行研究与探讨，以期为大家提供参考。现报道如下。

一、化工精馏节能技术的原理

普通精馏进料，塔底处藉由再沸器提供反应所需热量，塔底处物料将被气化。之后塔板对液态物料进行传质传热，借轻重组分之别完成气化与冷凝的整个过程，最终实现了分离。之后，塔顶处气体部分经冷凝器完成冷凝，当塔顶部分产品被采取完，其余的部分会再次返回塔顶。化工生产的实际过程当中，这种塔顶冷凝器将蒸汽的热量消耗掉，塔底部的再沸器提供热量的过程，使得塔顶处蒸汽的冷凝热利用具有高效性，最终可以实现降低能耗，同时提高生产效率的目的[1]。

通常来讲，化工的精馏节能包括三类流程，及热偶精馏、多效精馏以及热泵精馏。在现代科技加持下，我国化工企业根据自己的实际需要，将节能精馏广泛应用与生产，并不断衍生出新的节能技术，以此为基础，为企业生产高效、稳定、可持续进行提供了保证。

二、影响化工精馏的因素有哪些

(一)压力

精馏塔的设计以及精馏的整个过程都会处在一定的塔压下进行，因此保证塔压稳定对整个精馏最终效果有着较大的影响。压力不稳通常会造成一下几方面影响：(1)塔压的激增，会导致液相物质挥发度急剧降低，蒸馏分离就可能无法实现，气相重度也随之增加，这就会使得蒸馏的效率也随之下降；(2)塔压增大，会导致气相组分的浓度增加，重量比变大，这会直接导致已经挥发的气相又再次变回液相，并混入原液相物质当中，亦难以实现分离效果。

(二)进料量与加料速度

进料量的掌控对蒸馏效果有着直接影响。进料量如果过大就会超出冷凝器与再沸器的工作负荷，导致整塔温度失衡，以致气液物质交换失衡，蒸气挥发过快，本该液化的气相物质在液化前就已被排出，最终难以获得满意的蒸馏效果。而加料速度方面，气液混合加料速度过快的话，精馏的蒸汽量与提馏的回流量都会突然增加，出现冷凝剂与加热量不够，导致液压成分重度过大，最终产出的精馏产品是不合格的。

(三)进料温度

进料温度的控制是蒸馏过程中的重要一环，直接关系到最终的蒸馏效果。通常，若进料温度较低，塔顶冷凝器的冷负荷也会随之降低，并会增加塔底处的再沸器的热负荷；而进料温度较高，会导致整个精馏塔工作温度上升，对气液平衡变换造成破坏，降低最终产品的质量。

三、精馏节能技术的改进

(一)完善操作条件

精馏塔操作条件包括了压力、温度、塔板压降、板数以及进料位置和塔顶塔底采出量与热负荷等[2]。压力为固定值，其他则需随实际需要灵活变动。如灵敏度、技术以及设计3点综合考量才可决定分离值的最佳状态，并以此为基础，获取相关的负荷值，才能实现精馏节能降耗的目标。

(二)设备减耗

精馏塔工作中，其顶部与底部存在较大温差，为确保其冷热量均衡，应安装换热装置。换热器的存在改变了操作线斜率，也降低了能源的品位要求，增加了能源利用率。

精馏塔顶部如果存在较为明显的温度变化，可考虑在塔板间增加冷凝设备，且可选用品位较低的冷剂作为冷源，这样就可以减少主冷凝器中高品位冷剂的使用，进而控制其能耗。同理，当塔底温度变化存在较大差异时，亦可在塔底塔板间加设再沸装置，亦可有效降低主再沸器的热量消耗，提高热效率。如上两步就可以起到节能的效果。但也应注意，设备减耗的操作会使塔板分离能力有所减弱，如何取舍要根据实际情况来判断[3]。

(三)优化操作流程

1.提升分离率，降低顶与底之间压差与温差：采用高效规整的填料(波纹板、丝网填料等)代替普通填料可做到有效节能，其具有显著提高产能，在同高度下增加理论板数使回流比下降等优点。且如果使用了规整填料，可以降低再沸器所使用的热源的品位，减少塔釜内的热敏性物质的聚合，从而提高了产品的质量。

2.改善热利用率：改善精馏塔热利用率的方法有很多，其中增强传热面积可选择以多孔向变化传热面积与扩散传热面积两手手段，前者又包括微孔沸腾表面与特殊处理的冷凝表面；后者则包括翅片管及槽沟扩大传热面积，这些手段都可以较为有效的提升传热系数。另外，若塔釜液为无用废液，也可将其转变为潜热加以利用。

3.其他：调整进料的状态可以获得较好的节能效果，比如将料液的温度提高，使液料气化或一部分气化，此类方法操作简便且容易控制，成本也较低，值得考虑[4]。另外，选择合适的进料口位置，将不同组分物料混合后进行单塔或一塔多股进料，都可起到降低能耗的作用。

综上所述，化工精馏节能技术的应用在不降低产品质量的前提之下，最大程度的降低了能源消耗，亦满足了节能环保的企业要求。现阶段，由于资料与经验不足等因素，在化工精馏节能方面我们还存在许多薄弱点，但相信伴随技术的优化与创新，这一局面可以得到扭转，以进一步推动企业的良性发展。

[1]胡玥.化工精馏节能技术探讨[J].科技与企业，2013(15)：244.

[2]王梦华.精馏过程节能技术探讨[J].齐鲁石油化工，2003，31(4)：324-326.

[3]杨林.对化工精馏高效节能技术开发与应用探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36(7)：124-125.

[4]高维平，杨莹，刘学线，等.化工精馏高效节能技术开发及应用[J].计算机与应用化学，2012(12)：1531-1536.