精餾塔工藝操作的影響因素及提高效率措施淺析

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精餾塔工藝操作是化工生產過程中能源消耗量最大的工藝環節之一,其精餾效果會受到較多因素的影響,比如:操作工藝、分離物的組成、分離物的性質、塔內件類型、塔高與塔徑等,若其中一個因素發生變化,則會產生“蝴蝶效應”,影響工藝處理的整體效果。因此,如何提高精餾塔工藝效果,降低精餾工藝處理中的能源損耗,提高能源利用率,是當下化工操作人員需要重點思考的問題。

一、精餾塔工藝操作原理

精餾塔是一種能夠進行蒸餾處理的氣液塔式接觸設備,通常可以分為填料塔與板式塔,不同的塔具有不同的操作方式。在精餾塔工藝處理的過程中,是氣相物質與液相物質的互相轉化過程;氣相物從精餾塔的底部進入,在塔的內部與頂部下降液相發生接觸,氣相中難以揮發的物質向液相方向進行轉化,同時,液相中容易揮發的物質又會轉化為氣相。隨著工藝處理,液相物質逐漸在精餾塔的底部聚集,而殘余的氣相物質則上升到塔頂,逐漸實現了輕組分(易揮發組分)與重組分(難揮發分組分)的分離。分離之后,氣相進入冷凝器(全凝器和半凝器)冷卻,一部分作為回流,一部分移出系統;在塔底取出的液體則會被送入再沸器中,蒸發處理,轉化為氣相,剩余的液體則作為釜殘液被取出來[1]。

二、精餾塔工藝操作的影響因素分析

第一,精餾操作壓力因素,在精餾塔工藝操作的過程中,無論是工藝過程還是塔的設計,都是在固定塔壓之下進行的,穩定的塔壓能夠有效控制塔的穩定性,提高精餾效率。此時若出現壓力波動,就會改變相組的成分,干擾塔的作業效率;若塔內的壓力驟然加大,則會降低液相物質的揮發程度,甚至不能夠將液相物質中的氣相分離出來,達不到蒸餾效果。

第二,進料量因素。在精餾塔的工藝操作過程中,若技術人員沒有有效控制進料量,導致進料量過大,則會加大再沸器與冷凝器的承受能力,當超過再沸器和冷凝器的能力時,會使精餾塔內的溫度失去平衡,導致蒸汽的揮發速度過快,影響氣液物質的轉變情況,降低精餾效果。若進料速度太快,則會增加精餾段的蒸汽量,促使精餾段的回流量增加,造成液壓成分重度過大,影響精餾產品的質量,導致精餾產品不合格[2]。

第三,進料溫度因素。在精餾塔的工藝操作過程中,控制進料溫度是極為重要的工作環節,能夠直接影響蒸餾效果。一般來說,若進料溫度較低,會在一定程度上增加塔底沸騰器的熱量負荷,甚至不能達到汽化目的;若進料溫度較高,則會影響精餾塔的溫度,破壞物質轉換平衡,影響蒸餾產品的質量。

第四,回流比因素。在精餾塔的運行過程中,技術人員為了提高產品質量,保證產品的合格率,會結合實際情況,調整回流比。在進料負荷波動不是很大的情況下,回流量一般保持恒定,這樣就保證了整個精餾塔的穩定,這點相當重要。但遇到特殊情況,則需調整回流不,如果想提高塔頂部產量,則減小回流比,但蒸餾產品純度會下降;若塔頂的成分重組分含量過多,則可以適當加大回流比,降低重組部分的壓力,提高產品的質量[3]。

三、精餾塔提高效率的措施

首先,要優化精餾塔的工藝過程,簡化操作過程。為了進一步提高作業效率,要認識到原有精餾塔工藝的復雜情況,認識到其受到眾多因素影響的本質原因以及影響的具體后果。要根據實際情況優化控制工藝過程,調整精餾過程中的進料速度、回流比等等工藝參數,保證每一環節的工藝質量達到預期目標。提高精餾塔的能源利用率,比如:要將精餾塔的余熱進行回收,作為其他的工藝處理的熱源;還要合理設計回流比,更換塔設備,比如:板式塔,在不影響精餾工藝效果的同時降低回流比例,提高精餾塔工藝操作的科學性[4]。

其次,要引進先進技術。比如熱泵精餾技術,熱泵精餾主要就是利用精餾塔熱泵設備,在一定程度上提高精餾塔頂層的蒸汽溫度,促使其能夠成為再次沸騰的熱源,提高熱能利用率。在精餾塔的工藝操作過程中,利用熱泵設備,將塔頂易揮發組分壓縮之后在進行升溫處理,作為再沸器的熱源,使再沸器中的部分液體發生氣化轉化,并且促使本體冷凝,轉化成為液體,再經過節流閥,回到塔頂,成為回流液;在塔頂的另一部分產品則可以取出來。引進此種設備之后,無需再向再沸器提供熱源,能夠大大降低熱能源的消耗。

最后,多效精餾技術是一種較為常見的節能技術,能夠將多個精餾塔相連接,將前一級的塔頂蒸汽作為后一級的塔釜加溫熱源,實現熱源的連續利用,提高精餾塔工藝操作過程中的能源利用率,節省能源資源,還能夠大大降低生產成本,能夠促進化工企業良性發展。

結語

綜上所述,在精餾塔工藝操作的過程中,會受到進料量大小、回流比大小、精餾操作壓力及進料溫度等多種因素的影響。要想在最大程度上保證生產產品的質量,提高精餾過程中的能源利用率,則需要不斷完善工藝方案,優化設計工藝操作流程,引入最新技術,比如:多效精餾技術、中間再沸技術、冷凝技術等,提高生產效率,降低能源損耗,促進化工企業的良性發展。