提高化工企业精馏效率的路径分析

陈晓璐

摘 要：精馏是化学工业的高耗能操作单元，如何提高效率，降低能耗是制约生产发展的重要因素，笔者主要结合现代精馏技术发展的趋势，结合化工企业的不同需求，就实际生产中如何提高精馏工艺提高自己的看法，供参考。

关键词：精馏节能；分类；操作优化

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

0 前言

化工生产过程中， 对不同组分进行分离的方法大多采取精馏分离，精馏分离技术和精馏分离方式的不同，直接决定生产能耗和热力学效率的高低，从而直接影响产品的生产成本 ，因此在不同的化工企业中，包括制药、食品、石油等企业中，研究和寻找合适的精馏技术和精馏方式，都占有极为重要的作用。

结合国际精馏技术的发展趋势，参照各企业实际的工艺现状，提高精馏效率需从精馏操作条件的优化、精馏热能的再利用、精馏介质的开发和使用、开发新的精馏工艺等方面具体分析，以寻找合适的提高效率的路径。下面分别进行分析。

1 精馏塔操作工艺条件的优化

在相对固定的精馏方式下，不同的工艺控制点将产生不同的精馏效率，在实现操作过中，技术人员将通过调试不同的回流比、操作压力、多塔排列顺序等和进料状态等方面进行优化。

在精馏过程中，改变回流比、操作压力等控制点，可直接导致能耗的增大或降低，在实践中，通过改进精馏操作条件，寻找最优的工艺控制点，可较容易达到降低能耗 20%的效果。

在部分精馏过程中，存在着再沸器和冷凝器的温差过大，出现热力学效率较低的问题，在这种情况下，可采取增设中间再沸器和中间冷凝器的方式解决，如原油炼制中常减压塔增设 3～4 个中间换热器；乙烯装置中脱甲烷塔增设中间再沸器较常规精馏，能够降低能耗17%。

2 精馏过程热能利用

余热就是在各种热能转换和利用过程中未被利用而排弃的能量，现在随着科学技术的发展和能源价格的上涨，对余热的应用，越来越受到人们的重视。

余热发电领域，曾有一种精馏塔空冷器余热回收发电设备，通过被加热的蒸汽驱动发电机 组做功发电，最终实现了低温热利用的案例。

也有一种精馏装置的再沸器的蒸汽冷凝水余热回收装置，利用回收余热，蒸汽热泵有效地利用了蒸汽管网与再沸器所用蒸汽间的压差，实现了低压闪蒸蒸汽的增压输送，取得明显的节能效果。

在甲醇精馏工艺中，为进一步充分回收此部分凝液余热，有的企业将把预精馏塔进料预热器设置位置更改到预精馏塔底部，作为预精馏塔再沸器为塔底提供热量。实际运行数据表明，此设计优化达到预期凝液热量回收目的，起到了节能降耗的效果。

利用夹点技术优化换热系统，世界上著名的工程公司，如赫斯特、拜爾、联碳、孟山都、杜邦、ICI、三菱等较早地采用了夹点技术进行了新厂设计和老厂改造，在降低能耗、减少投资、保护环境等方面取得显著成效，在我国通过夹点分析方法用于原油预热系统的节能改造，而后用于全过程系统的用能分析与调优，也取得满意效果。

3 精馏塔的改进

目前，为了提高传热系数，已开发了多种高效换热设备或元件，如波纹和多孔管材料，能很好地强化传热表面，大大提高传热系数； 此外，双波纹管和一面多孔一面波纹的传热表面均可使传热系数提高 l～2 倍；而高热流管与过去的低翅片管相比，传热效率则能提高 30%，可根据具体需要选用。

此外，将化学反应过程和精馏分离耦合在一个单元操，与常规精馏相比有着转化率和选择性高，温度控制较容易，反应时间短，操作费用低等优点，而广泛得到应用。还有相当一部分是与隔壁塔相结合，隔壁精馏塔设一垂直隔板，将精馏塔分成上部公共精馏段，下部公共提馏段及由隔板隔开的精馏进料段和中间侧线采出段四部分，由于其特殊的结构，因此具有一般带侧线采出的精馏塔所不具备的多项优势。

4 特殊精馏工艺流程

精馏过程中，塔顶蒸汽被冷凝器带走大量热量，接近塔底再沸器热能量体供给的热量，如果能把普通精馏塔顶蒸汽的冷凝热合理利用，就可以大大降低能耗，达到节能增效的目的，常见的特殊精馏工艺有热泵精馏、多效精馏、热耦精馏、络合精馏、超重力精馏等技术。

其中：间接式热泵精馏的适用范围是热敏产品、腐蚀性介质或塔顶产品不宜压缩的精馏系统；多效精馏作为一种规范性节能系统，广泛应用于化工工业生产中；热耦精馏主要用于三元混合物的分离，与常规蒸馏塔相比热耦蒸馏可以节省能耗达30%左右； 络合萃取精馏具有分离效率高、选择性高和传质效率高等优点，特别适合于分离因子很小的系统； 而超重力精馏具有体积小、压降低、能耗低和传质效率高等特点，需要在不同的环境和工艺条件下选择使用。

参考文献：

[1]岳金彩，闫飞，邹亮，杨霞.精馏过程节能技术--节能技术.2012，1（01）.

[2]张琴，范海明，周钧.精馏过程的节能技术--舰船防化，2013（03）.

[3]高维平，杨莹，刘学线，张吉波，刘艳杰.化工精馏高效节能技术开发及应用--计算机与应用化学，2012，12（12）.endprint