影響精餾操作的主要因素及精餾節能技術淺析

趙蘇杭（開封龍宇化工有限公司 475201）

石油行業等化工生產中重要的分離操作單元就是精餾。 大多數的融合液體的分離都是利用精餾來操作的， 正是由于這種特殊的分離過程， 在節能技術和節能的環節上應用與工業生產是非常有需要的，這種分離過程每年需要消耗大量的能源，因此如何優化和節能具有重要的現實意義。

一、精餾的操作和影響因素

(一)、精餾的工作原理

1、在大部分的工藝操作和設備上，精餾塔的操作形式是最常見的。 它的工作過程是將精餾以一種塔式的結構來完成實際操作的，操作方式分為連續精餾塔和間歇精餾塔。 利用蒸汽的上升形態從塔底進入與塔口不斷下降的液體發生接觸， 通過氣相中的高低沸點來達到分離的目的。 在塔里面發生的化合反應，一部分的液體返回入精餾塔中，其中一部分則被取出。

2、精餾過程在化學工業中能量的消耗是最大的，數據表明了這一說法， 這種精餾的分離過程的能源消耗占整個化學工業的40%，其中95%是蒸餾消耗。美國工業精餾過程的能耗幾乎占了全國能耗的3%，所以在這種高能耗的操作過程中，節能技術以及所操作帶來的影響都是實際生產條件下需要得到解決的。

(二)、精餾塔影響的因素

1、只有在一定的塔壓下才能進行實際的操作，所以一般情況下，精餾要保持在一個恒定的壓力之下。 操作過程中壓力的改變，將會使在不同的塔板上的氣液成分發生改變，壓力的變化會影響氣相中輕組分的濃度。 總的來說壓力的增高和降低對精餾塔中的分離濃度有很大的影響。

2、進料量的大小也是影響因素的一方面。 進料量不能超出塔頂冷凝器和加熱釜的承受范圍。 同時進料組成如果發生改變，就會影響精餾的操作過程，當進料的組成成分發生改變時，就會導致塔頂產品的不合格。 進料組成成分的改變也會引起整個塔里面的物料平衡和工藝的變化。

3、溫度變化對精餾的操作影響非常大，物料的溫度降低，將增加塔底的熱負荷，降低塔頂的冷負荷。 進料溫度的改變對精餾操作的影響就說明進料的狀態發生了改變， 所以對溫度的控制是影響精餾操作的重要因素之一。

4、塔頂回流的影響

回流比是影響精餾塔分離效果的主要因素， 生產中經常用回流比來調節、控制產品的質量。 當回流比增大時，精餾產品質量提高；當回流比減小時，xD 減小而xW 增大，使分離效果變差。回流比增加，使塔內上升蒸汽量及下降液體量均增加，若塔內汽液負荷超過允許值，則可能引起塔板效率下降，此時應減小原料液流量。

調節回流比的方法可有如下幾種。

（1）減少塔頂采出量以增大回流比。

（2）塔頂冷凝器為分凝器時，可增加塔頂冷劑的用量，以提高凝液量，增大回流比。

（3）有回流液中間貯槽的強制回流，可暫時加大回流量，以提高回流比，但不得將回流貯槽抽空。

必須注意，在餾出液采出率D/F 規定的條件下，籍增加回流比R 以提高xD 的的方法并非總是有效。加大操作回流比意味著加大蒸發量與冷凝量， 這些數值還將受到塔釜及冷凝器的傳熱面的限制。

二、精餾節能技術

節能與環保是當今世界科技發展的兩大主題， 精餾過程是石油、化工，冶金等行業使用最為廣泛的一個操作單元，占其總能耗的三分之一，其節能優化控制潛力很大。

(一)、精餾操作過程的節能方式

其操作過程是將有效能轉化成擴散有效能， 這樣的轉換過程會導致原本的物理有效能的損失， 引起這種能量損失的是因為流動體的壓力下降和不同濃度物之間的混合， 還有就是不同溫度物流或不同混合物流之間的混合。

根據精餾塔傳熱過程可以得到如下的節能方式：

1、 減少負荷降低消耗。如果塔頂的壓力不發生改變，彼此的平均揮發度高，

相對情況下所用的實際熱能就會減少很多。

2、 減少塔頂和塔釜的溫差，可以在一定程度下降低熱損。采用熱集成技術

充分回收塔頂的熱量。 同時當精餾分離的要求程度很高，應該用復合系統的方式代替多塔精餾來進行精餾操作。

3、增添中間再沸器和中間冷凝器，利用精餾塔提溜時的某一塔板就如一個熱量，替代一部分底部熱量，這種方式跟多出進料的方式相類似，可以提高精餾操作過程的熱力效率。 再有就是底部溫度本來較低，底部再沸就是利用一種回收手段，可以回收溫度更低的冷凝量，是冷熱資源能夠得到回收利用的效果，降低了能耗也起到了節約成本的作用。

(二)、操作狀況改變的節能技術

1、利用高效規格的填料來代替普通式和低效填料，以達到節能效應。 所以這種變化帶來很多地方的好處，它不僅明顯的提高了生產能力，同時在保證質量的前提下，也做到了高效節能。

2、通過增強傳熱面積來提高節能效果，多孔相變化傳熱和擴散傳熱面積這兩種方式在來處理管道的受熱面積。 微小孔沸騰表面和特殊的處理冷凝表面，都可以提高熱系數。 還有一種方式就是根據塔釜液的余熱作用，在塔釜中會產生廢液，我們可以將其顯熱轉換成潛在的熱量。

3、改善進料液溫度來影響進料全部分化，這種操作簡單的方法控制起來方便，投資成本低。 在塔的進料過車過程中，更換進料位置，在保持產品質量的前提下，進料中重組分提高，降低進料位置，同時減少精餾操作中塔釜加熱的熱量。 如果物料的分離來源不同，成分的差異大，可以實行多股進料，既能在相同條件下完成分離任務，也能降低能耗。

三、發展趨勢

第一，在精餾的操作比例中，能夠做到降低能耗和控制生產成本最低化是提高市場競爭力的關鍵。 多效精餾是一種提高熱量的集成精餾系統，與普通的塔式結構相比較，多效精餾能夠大大提高操作過程中能量的利用率。

第二，近年來隨著能源緊張和環保意識的增強，多效精餾在化工行業中得到重視和應用。 它的基本原理就是重復應用一定物料的能量來提高精餾設備的熱能利用率。 利用高壓的塔頂蒸汽作為相鄰低壓的精餾塔再沸器的熱源。 這樣的循環利用，使塔頂的汽化熱能被整個系統回收， 在很大程度上節約了精餾裝置的能耗。

第三， 許多學者人士也做了大量的研究并取得了一定的成果。 通過改變高壓塔的壓力，找尋出最佳的壓力值，從而達到節能效果。 雙效精餾主要利用精餾塔的操作壓力來設計的，通過利用加壓精餾塔冷凝器作為能源，為常壓再沸器提供熱能，通過其中的轉化流程，實現熱力集成效應，達到節能的目的。

第四，科學技術的提高，使得精餾的操作流程在實際生產應用中得到大大提高， 人們根據不同的經濟效益研究發現精餾過程中節能技術和分離效果。 加大投資力度，完善設備和精確的處理方式是引導精餾行業在實際流程中發揮最大效益的根本動力。

四、 結語

結合上述所了解到的，降低精餾的節能技術有很多種方式，無論我們在探尋的過程中使用哪一種措施， 都能夠取得一定程度上的節能效果。 企業家所追求的是經濟效益最大化，精餾的節能技術上是提高了生產工作效率，但是，降低精餾節能所需要完善的設備等多方面的投資就在一定程度上制約了經濟效益。 所以在保證經濟利益的前提條件下，如何做到降低成本改造，同時又能節省能耗是我們所追求的最佳方案。

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