精餾工藝中節能降耗的途徑

李蕓(洛陽永金化工有限公司, 河南 洛陽 471100)

根據相關數據統計，在全國工業總能耗中，石油化工能耗所占比重為15%左右。根據2010年數據，與2005年單位GDP能耗相比，2010年下降了20%。相關部門表示，在整個十二五期間，會將國家節能減排指標進行細化，然后落實到具體企業中。這樣，這些約束性的指標分配對象，不再是地方政府，而是轉移至了行業及企業中。石油化工行業耗能較大，這也決定了其節能潛力也較大。對于石化行業的能耗而言，分離工藝所消耗的能量為總能耗的40%～70%，而在分離工藝能耗結構中，精餾工藝能耗比重最高，達到了95%[1]。因此，在當前能源危機這樣一個大的背景下，要想實現節能這一目標，可以從精餾工藝出發。

1 精餾工藝節能降耗途徑的分類

目前來說，人們已經從理論及實踐這兩個角度來研究精餾工藝的節能問題，具體根據是否利用過程工藝以及是否改變工藝流程，可以將精餾操作中的節能方法歸納為三大類[2]，分別是：①完善精餾工藝流程，通過不斷完善和健全傳統工藝來達到節能的目的，目前使用比較頻繁的節能工藝有多效精餾、熱泵精餾等等；②進一步優化精餾塔相關操作，通過應用過程技術來降低精餾塔能耗，包括優化回流比、優化進料位置和進料狀態等等；③對精餾塔進行優化改造，如改進塔板類型和填料等。

2 精餾工藝節能降耗的途徑

(1)熱泵精餾 依靠精餾工藝中的特殊條件，使用熱泵技術后可以使得溫位，進一步將精餾塔頂部蒸汽引至塔底，用于底部供熱。從本質上看，熱泵精餾就是基于熱力學第二定律所形成的，機械能轉變為熱能后使得塔頂蒸汽溫度上升，之后就可以給塔底加熱。

具體結合熱源泵消耗外界能量的類型，可以將熱泵精餾分為兩種，一種是壓縮式，另一種是噴射式。對于壓縮式熱泵而言，通常情況下為離心式，壓縮比最大可達到1.8，可以使得精餾過程能耗下降10%～15%；對于噴射式熱泵而言，它的初期投資相對較小，維修也比較便捷，所需的能源級數也比較低，但是壓縮比偏小，從而導致了節能的效率偏低。

(2)多效精餾 對于多效精餾而言，其工作原理如下：從前一個蒸餾塔塔頂所出來的蒸汽，會進入下一個精餾塔的再沸器中，并作為一種加熱介質，這樣減少精餾塔串聯操作中的能耗。在這個過程中，僅僅只是兩端的精餾塔需要引入外界加熱介質與冷卻介質，其他的精餾塔都不需要。因為每個精餾塔的操作壓力都不一致，這就決定了當校數越多的時候，蒸汽用量就越少，兩者呈反比關系。從第1校到第N校，操作壓力逐漸降低，前一校塔頂蒸汽冷凝溫度比后一校塔釜液沸點溫度略高。

(3)優化工藝操作條件 ①采用最優回流比。是否能夠實現優化精餾塔系統設計這一目標，關鍵就在于回流比，最佳回流比所表示的是操作費用與設備費用達到了一個最佳的平衡狀態[3]。回流比不僅會影響到冷凝器的熱負荷，同時也會影響到再沸器的熱負荷，能夠直接決定精餾分離中的凈功耗。當回流比逐漸高于最小回流比時，操作線就會逐漸遠離平衡線，所需的塔板數就會越來越少，這樣就減少了設備費用。進一步分析可以知道，當回流比進一步加大時，蒸汽流動速率會逐漸加大，換熱器熱負荷也會逐漸加大，這樣整個精餾塔系統中各個換熱設備的傳熱面積就會加大，最終使得設備費用增加。所以，要確定出一個最佳的回流比，使得能耗達到最低。

②最佳進料狀態。進料狀態通常都可以用加料狀態q來表示，它能夠直接影響到精餾塔中的能耗，一旦q值發生變化，上下精餾段氣液兩相流速就會改變，提餾段同樣也會如此，這樣就會對所需塔板數量造成影響，也會影響各個換熱器的熱負荷。如果所處的是高溫精餾這樣一個環境，如果加料濃度較大，又有與此相適應的低溫熱源時，此時所選的q值應當盡量偏小，也就是說進料狀態應當是氣相或氣液相。反之，如果加料濃度較小，所選的q值應當盡量偏大，也就是說進料狀態為液相，這樣就無需對料液進行預熱，塔釜加熱量也不會增加很多，這樣就達到了節能的目的。

③選擇適宜的進料位置。一般情況下，都會在塔身上布置多個進料口，這樣方便進料的調節，如果進塔物料成分與加料板成分具有較大的差異性，此時必須要變更進料位置。在充分保證產品品質這一前提下，進料中重組分比重越大，進料口位置就可以越低，這樣塔釜所需加熱量就會越少。如果進料組分具有較大的差異性，可以將這些進料進行混合后再進行單塔處理，也可以選擇一塔多股進料。

(4)采用新型塔板及填料 目前所研制的新型高效塔板主要包括以下幾種：傘形氣帽、浮動篩板、新垂直篩板及穿流式浮板等；同時，所研制出的新型高效填料包括：階梯環、半環、金屬鞍環、絲網波紋及板波紋填料等。

3 結語

對于精餾工藝節能問題的研究具有十分重要的現實意義，相關人員應當充分重視這一問題，具體結合實際情況，來采取最為有效的措施，從而達到節能的目的。

[1]周靈丹，湯立新.精餾過程節能技術淺談[J].山東化工,2009.38(7):28-32.

[2]張榮梅.精餾過程的節能降耗[J].高新技術產業發展,2011:9.

[3]張薇薇,劉龍.精餾過程的節能和優化設計探討[J].化工科技市場,2008,31(3):11-14.