化工精馏高效节能技术开发及应用研究

李江波

（山西金象煤化工有限责任公司，山西 晋城 048000）

引言

随着全球能源资源紧缺现象越发严峻，化工行业作为能源消耗量巨大的传统行业，在社会发展中应当积极开展节能减排工作，对化工生产过程进行优化改革，从而达到降耗节能的目的，同时减少化工行业对生态环境的污染与破坏。在此背景下，对化工精馏技术进行改革创新势在必行。化工生产过程主要分为分离与反应两个过程，其中分离过程所造成的能源消耗量占据整体能源消耗量的75%，而精馏过程又是分离工序中的主要内容，能耗量超过总能耗的一半，因此可以说，降低精馏过程的能耗就是降低化工生产能耗的关键所在。

1 化工精馏分析

化工蒸馏是指将不同性质的物料放入蒸馏塔装置中，利用蒸馏塔内底部蒸汽热量形成塔釜汽化物料，通过塔板装置传质传热，在塔板中进行汽化分离，随后多余物料会在塔顶冷凝水作用下冷却回收。传统的蒸馏技术在实际应用中会造成大量的蒸汽损耗，进而增加整体能耗，化工精馏技术能够合理利用多余热量，以此实现节能降耗[1]。化工精馏会受到回流比例、环境温度、塔内压力、物料量等因素的影响，如蒸馏塔内压强的变化会直接影响到塔板结构，导致分离浓度发生变化；在加热釜与冷凝装置中应当注重物料放置量，以此降低对精馏产品质量的影响；将回流比例增加到适当范围内会有效提升蒸馏效率，以此提升精馏产品的质量，反之，回流比例过小会导致蒸馏低下，蒸馏产品质量无法得到保障；精馏蒸馏塔中底部物料在冷却降温的过程中会导致冷却负荷增加，从而对分离状态形成一定程度的负面影响。传统的化工精馏需要利用大量的能源物质加热蒸馏塔底部结构，且需要较长的持续时间，而蒸馏塔底部结构通常无法有效保存热量，从而导致热量损耗与能源浪费现象发生。因此，创新研发与高效应用化工精馏节能降耗技术具有十分重要的积极作用。

2 化工精馏高效节能技术开发及应用的现实意义

2.1 有助于提高化工精馏过程的效率与质量

化工精馏在实际操作中需要使用到多个精馏蒸馏塔，在能量运输过程中具有多流程串联运行特点，这种技术特点在一定程度上解决了化工精馏节能减排技术的具体应用模式与方法。化工行业加强高效节能技术的创新研发与应用，能够有效降低化工精馏过程中出现的能量损耗现象，对精馏蒸馏塔耗损能量进行全面收集，在对能量进行高效聚合的同时，对收集能量进行二次分配，以此提升能量利用率，对气化过程以及冷凝工序需要的能源消耗起到了良好的保障作用。高效节能技术直接强化了化工精馏的实际应用效果，与传统模式相比具有更加高效的混合物质分离效率，大幅度提升了分离组分的纯净度，从而实现了提高化工精馏过程的效率与质量的目标[2]。

2.2 有助于降低化工精馏过程的能量消耗

化工精馏工艺就是借助气相与液相之间的转化作用，使难发挥组分与易发挥组分之间进行有效传质，以此实现精馏材料中不同物质有效分离的化工流程。化工行业强化对化工精馏节能降耗高效技术的研发与应用，能够在化工精馏实际应用中对热反应速度进行科学有效地控制管理，同时调整可能出现的大量蒸汽损耗现象，使得蒸馏塔内蒸汽热量能够得到充分利用，在分级换热技术的帮助下，对信号传递流程开展数字化专业处理，以此加强信息传递效率与精准度，为热量调整规划能够有效应用提供坚实的基础保障。

3 化工精馏高效节能技术开发与应用研究

3.1 分级换热技术

在化工精馏的过程中为确保能够将化工精馏蒸馏塔内能源的利用效率最大化，化工企业可以采用分级换热技术。分级换热技术在实际应用中能够对蒸馏塔内部实际温度进行有效调节，消除蒸馏塔内部顶部空间与底部空间之间出现的温度差异，从而确保其冷热程度符合化工精馏对环境的具体要求。同时，分级换热技术会在蒸馏塔内部的踏板中间放置适量的中间换热装置，当蒸馏塔在精馏过程中出现温度差值过大现象时，中间换热装置会对温度进行有效合理的调节控制，此外，中间换热装置还能够将低品位的冷凝剂转化为冷却源，以此降低蒸馏塔内部实际温度。分级换热技术的高效应用能够使化工企业在化工生产过程中减少对高品位冷凝剂的使用情况，使用低品位冷凝剂进行代替，从而大幅度减少对化工精馏对能源资源的过度消耗浪费。当蒸馏塔内部的底部环境出现较大程度的温度变化时，分级换热技术能够通过在塔内踏板装置再沸器的手段，完成利用低品位能源转换热量的调节操作，以此提升精馏蒸馏塔的实际能量转换效率，同时保障了蒸馏塔产品的质量。

3.2 多效精馏技术

多效精馏技术是指将多份相同质量的精馏材料放入精馏蒸馏塔中，其相关的物质成分在蒸馏塔内部压力与温度变化的作用下，组分高的精馏材料为蒸馏塔内部组分低的精馏材料提供一定的热量，以此满足化工精馏要求，并将蒸馏塔内相关物料进行降温冷却。在化工精馏过程中应用多效精馏技术不仅能够降低高组分材料的实际消耗量，同时还能够有效降低蒸馏塔中低组分材料的热量损耗，从而使化工企业实现了高效利用能源资源的目的，有效提升了化工精馏的经济效益。对于现阶段的多效精馏技术而言，最为常见的技术种类应当是双效精馏技术，双效精馏技术能够分成平流流程、顺流流程以及逆流流程三种类型。在顺流流程中，精馏材料成分首先会进入高压精馏蒸馏塔内部，随后进入低压精馏蒸馏塔中，以此完成整个双效精馏技术流程。因此可以说，顺流流程的双效精馏通常将高压精馏蒸馏塔作为热量供应源，以此为低压蒸馏塔内底部空间提供热量，同时釜底液所产生的热量源又会作为高压蒸馏塔的热源供应。

3.3 塔系热集成技术

塔系热集成技术通常情况下会应用在具有多个精馏塔的工序中，塔系热集成技术在实际应用中能够大幅度降低化工精馏对能源资源的消耗使用量，同时降低消耗的热量，使单个精馏蒸馏塔在化工精馏中消耗的能源量呈下降状态，在最大程度上节约资源，降低能源消耗。化工精馏应用塔系热集成技术时，首先需要工作人员在蒸馏塔内部上下不同的位置分部放置拥有相同质量的精馏物料，在收集不同性质精馏物料的过程中，如果工作人员发现部分回收物料中各成分沸点相差较大，则需要将其放置在处于冷却状态中的低等级蒸馏塔中，最后再次进行精馏操作[3]。最后，工作人员需要将高组分物料放置在蒸馏塔底部位置以方便整体收集，从而确保化工精馏工作能够稳定顺利进行。

4 结论

随着我国经济水平与科学技术不断进步发展，化工行业中十分重要的化工精馏技术也随之不断完善优化。传统的化工精馏在实际应用中会出现热量与能量大量损耗的问题，不仅会影响到化工企业的经济效益，同时无法保障化工精馏产品的高质量性。因此，对化工精馏高效节能技术的研发与应用，就是提升化工精馏产品的质量，帮助化工企业缩减生产成本，有效提升企业经济效益，从而推动化工行业的高效快速发展。