化工精餾高效節(jié)能技術開發(fā)及應用

劉慧平

摘 要：化工精餾技術是化工過程中的關鍵技術，改善化工精餾技術能夠達到顯著的節(jié)能減排的效果，實現(xiàn)更好的社會效應和經濟效益。本文從化工精餾的原理出發(fā)，通過與傳統(tǒng)蒸餾方式的比較，說明了化工精餾高效節(jié)能技術開發(fā)和利用的優(yōu)點和好處，并論述化工精餾高效節(jié)能技術的應用前景，提出一些建議，希望能夠起到參考作用。

關鍵詞：化工 精餾技術；高效節(jié)能；開發(fā)；應用

一、前言

我國的社會發(fā)展帶動著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，在現(xiàn)代化工企業(yè)生產過程中，對能耗和能源有效利用率的要求越來越高，傳統(tǒng)的精餾技術已經很難滿足新的要求。能源問題關乎到人類的可持續(xù)發(fā)展，近些年來，我國對于節(jié)能減排的重視程度逐漸提高，尤其是高能耗的化工行業(yè)的節(jié)能減排問題。實現(xiàn)新型高效節(jié)能的化工精餾能夠降低化工企業(yè)的能耗水平，促進我國經濟活動的可持續(xù)發(fā)展。

二、化工精餾的原理分析

化工精餾技術實質上就是在化工生產中根據(jù)物料物理性質的不同對物料進行分離的過程，可以看作是蒸餾過程中的一部分。但是精餾與傳統(tǒng)的蒸餾不同，蒸餾主要在蒸餾塔之中完成的，由蒸餾塔底部產生的蒸汽熱能，并在大量熱能的影響下，塔釜汽化物料在不同的塔板上進行傳熱和傳質反應，最終根據(jù)塔板上汽化成分的沸點將其分離，多余的物料在冷凝水的冷卻作用下被回收再利用?？梢钥吹?，傳統(tǒng)的蒸餾技術損耗的熱能過大，而且傳統(tǒng)的冷凝余熱沒有得到很好的利用，導致化工過程中的能耗非常大。新型高效節(jié)能的精餾技術能夠合理的運用冷凝熱，在精餾塔內實現(xiàn)熱能的集成，從而大幅地降低了精餾過程中的能耗。新型高效節(jié)能的精餾技術能夠有效地解決傳統(tǒng)蒸餾過程能耗損失的技術問題，極大地促進了我國的能源可持續(xù)發(fā)展。

三、化工精餾高效節(jié)能技術開發(fā)

精餾過程的實際操作要考慮壓力、溫度、塔板壓降、物料進入位置和溫度以及塔板數(shù)量等多種因素，在實際操作中會根據(jù)實際情況進行微量的調整。比如運用最優(yōu)化原理微量地調節(jié)分離反應的熱負荷和冷凝負荷，實現(xiàn)對反映靈敏性的調整，進而減少化工精餾的能源耗散。我們在進行操作的時候，發(fā)現(xiàn)了分離效率的提升會大幅度地減少能源的耗散和污染物的排放，展現(xiàn)了十分優(yōu)秀的特點，帶來了極大的經濟收益。在精餾過程中，引入和開發(fā)新型的化工精餾高效節(jié)能技術能使分離效率得到提高，目前主要的高效節(jié)能技術主要有：

1.分級換熱節(jié)能

分級換熱節(jié)能指的是在蒸餾塔的塔板中間設置一個中間換熱器，其工作原理主要是通過增加傳熱級數(shù)，將X-Y圖上的操作線和平衡線盡量接近，減少總傳熱溫差，并且通過提高低品位能的利用效率。在底部和頂部內溫差小的條件下，可以用一些低品位冷凝劑來代替高品位冷凝劑，避免了后者能耗過大的影響，從而實現(xiàn)節(jié)能。分級換熱節(jié)能實質上就是通過低品位冷凝劑實現(xiàn)熱能轉換，替代耗能過大的高品位冷凝劑，并且提高熱效率。

2.塔系熱集成節(jié)能

在進行精餾過程的操作實踐中，我們有得到一些經驗：比如在進行精餾之前要把可能會引起精餾系統(tǒng)腐蝕或者結焦的成分和因素去除掉，保證了后續(xù)操作過程的穩(wěn)定性；對于分子數(shù)相似的物料，可以把它們放在蒸餾塔的上部和下部，且分布的比例也相同；把揮發(fā)度接近于1的成分放在最后；分離的順序應當按照純度要求來，純度要求最高的應當放在最后進行分離。傳統(tǒng)的化工精餾一般只用一個精餾塔，這樣的設置在收集不同沸點的物料時會產生非常大的溫差，導致較大的能耗，新型高效節(jié)能的塔系熱集成技術采用多個精餾塔來完成化工精餾過程，對于不同物理性質（比如沸點）的物料進行收集，從而實現(xiàn)節(jié)能效果。根據(jù)相關實踐表明，普通化工精餾過程運用塔系熱集成節(jié)能技術比個塔分餾的熱消耗降低了一半左右，很大程度上達到了節(jié)能的效果，在越來越多的化工企業(yè)中得到使用。因此，在精餾塔系中，用一些塔的塔頂物和塔底物流換熱形成熱集成，可以減少能耗量。

3.多效精餾節(jié)能

多效精餾節(jié)能技術的具體做法就是將原料分為等分的多股物料，然后按照相應的類型投進壓力和溫度依次增高的精餾塔進行分餾。多效精餾節(jié)能技術的優(yōu)點就是充分利用了溫度和壓力高的組分會向溫度和壓力低的組分傳熱的原理，既保證了溫度低的組分的供熱條件，又實現(xiàn)了溫度高組分的冷凝，進而避免了能耗的損失。而且，這種節(jié)能方法的操作比較方便，只需要向第一個高溫高壓精餾塔提供熱量就可以實施后續(xù)的工作，節(jié)省了大量的人力工作。多效精餾節(jié)能的能耗隨著塔數(shù)量的增加而降低，比如在一次化工精餾過程中使用5個精餾塔，能源利用率高達百分之八十，節(jié)能的效果可見一斑。

當然，實際操作中并不是精餾塔用的越多越好，還要考慮化工精餾的經濟效益，提升能源利用效率、減少能源耗散本身就是為了更大的經濟效益。精餾塔數(shù)量的增多會帶來更高的設備成本，通常情況下要綜合考慮精餾設備的投入成本和帶來利益之間的管理，選擇最合理的精餾塔數(shù)，實現(xiàn)經濟效益最優(yōu)化。目前，我國的很多化工企業(yè)都能夠合理地開發(fā)多效精餾節(jié)能技術，實際應用過程中，精餾過程一般分為三個流程：（1）平流流程；（2）順流流程；（3）逆流流程。

4.熱泵精餾

熱泵精餾是依據(jù)卡諾循環(huán)原理，利用少量電能回收熱量的節(jié)能措施，在熱負荷大且傳熱溫差不大的場合具有較高的經濟性，是一種在特定場合具有優(yōu)勢的節(jié)能措施。

四、化工精餾高效節(jié)能技術的應用前景

化工精餾高效節(jié)能技術為化工生產帶來了十分高的工作效率，對節(jié)能減排的貢獻也有著非常重要的意義，但是在實際操作中會遇到一些問題，導致具體的效果并不是很理想。問題主要存在于企業(yè)的內部，一些企業(yè)對于高效節(jié)能精餾沒有充足的認識，導致在實際操作中出現(xiàn)一些不合理的應用，從而沒有實現(xiàn)更好的能源利用；有些化工企業(yè)的精餾過程還沒有充足的技術支撐和資料支撐，主要表現(xiàn)為技術人才和應用經驗的缺乏；有些企業(yè)已經成功地實現(xiàn)了高效節(jié)能的化工精餾技術，但是并沒有帶動其他企業(yè)的技術進步，具體操作還存在一些盲目性；此外，高效節(jié)能的精餾技術本身就是一項有一定難度的工作，極大地考驗了化工企業(yè)的應用技術。針對這些問題，為了更好的發(fā)展高效節(jié)能的化工精餾技術，現(xiàn)提出以下建議：

1.化工企業(yè)應當積極優(yōu)化精餾高效節(jié)能的流程

為了實現(xiàn)更加有效的高效節(jié)能精餾，化工企業(yè)應當建立相應的專家組和模擬分析系統(tǒng)，綜合考慮化工精餾中的各種影響因素，實現(xiàn)對精餾技術流程的優(yōu)化，并且按照優(yōu)化理論來實施精餾高效節(jié)能技術，保障精餾高效技能技術運用的經濟性和合理性。

2.建立各種精餾高效節(jié)能技術的示范裝置

在高效節(jié)能技術的應用過程中，還應當建立相應的示范裝置，與實際化工生產相結合，不斷發(fā)展和創(chuàng)新精餾高效節(jié)能技術，有效地解決應用過程中的各種問題，更好地實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

3.引入和培養(yǎng)相應的技術人才

為了解決化工精餾的能源消耗問題，最根本的解決措施還是要解決技術層次的問題，化工企業(yè)極大對技術的投資，引入有豐富經驗的技術人才，在實踐中培養(yǎng)更多的技術人才，實現(xiàn)對精餾高效節(jié)能技術流程的優(yōu)化，保障高效精餾的人才支撐和技術支撐，從而獲得更加科學合理的節(jié)能效果，帶來更大的經濟效益。

五、結束語

總而言之，開發(fā)和利用更加高效節(jié)能的化工精餾技術能夠明顯地提升精餾過程的能源有效利用率，減少能源以熱能的形式耗散和污染物的排放，得到了越來越多化工企業(yè)的青睞。作為化工企業(yè)，應當積極響應國家節(jié)能減排的號召，投入更多更好的人力財力，在實踐中不斷探尋精餾高效節(jié)能技術的優(yōu)化方法，從而獲得技術水平和經濟效益的雙向提升。

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