化工生產(chǎn)中降低精餾技術(shù)能耗的措施

王 燚

（大慶油田化工有限公司輕烴分餾分公司，黑龍江大慶 163000）

精餾技術(shù)來源于古代的釀酒和煉油，精煉技術(shù)不斷發(fā)展，后來在醫(yī)藥、煉油以及食品等工業(yè)進(jìn)行了更加廣闊的應(yīng)用，隨著1970年能源危機(jī)的到來，精餾技術(shù)不斷向著更高技術(shù)的方向進(jìn)行發(fā)展。

1 利用新興技術(shù)改進(jìn)填料塔

填料是填料塔的重要傳質(zhì)內(nèi)件，其性能直接受填料的表面濕潤程度和氣液兩相流體分布的均勻程度的影響。為了能夠幫助填料塔不斷創(chuàng)新型發(fā)展，需要從新型填料的規(guī)整填補(bǔ)之中，不斷結(jié)合綜合性的傳質(zhì)學(xué)研究性質(zhì)。首先，從新型填料入手，需要按照材料的分類，讓金屬板波紋填料和金屬絲網(wǎng)波紋填料這兩大類材料能夠進(jìn)行過化學(xué)分離，通過分離實(shí)驗(yàn)，能夠提升填料的分離效率。經(jīng)過這樣的分離實(shí)驗(yàn)之后，不僅能夠通過理論塔板數(shù)高，大的通量幫助降低壓力；還可以減壓靜精餾，精密、大型的高真空精餾裝置能夠不斷分離熱敏性物系和高純度產(chǎn)品，不斷改善填料的效率。其次，散堆填料的新型高效能夠從金屬鮑爾環(huán)和金屬階梯環(huán)填料兩種材料上進(jìn)行改善，金屬鮑爾環(huán)采用金屬薄板的沖軋方式，在環(huán)壁上開了許多窗孔，能夠使得填料層的氣液得到較高較大程度的改善；金屬階梯環(huán)填料提高了環(huán)的高度，而且在原有鮑爾環(huán)調(diào)料的基礎(chǔ)上，在側(cè)端增加了錐形翻邊，這樣能夠在同樣液體的噴淋下，獲得較高的蒸餾效果，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，金屬階梯環(huán)填料能夠比鮑爾環(huán)提高10%～20%的泛點(diǎn)氣速，在同等氣速下，壓力也能夠獲得三分之一左右的降低。所以綜合來說，使用金屬階梯環(huán)填料是降低能耗的一大進(jìn)步，尤其是它能夠和其他鞍形填料液體相配合，不斷結(jié)合多種填料的特點(diǎn)，讓調(diào)料的工業(yè)使用效果能夠從通量大、壓降小、分布性能好等方面，在精餾的過程之中，降低水中污染物的產(chǎn)量，所以需要在填料塔的使用過程之中，不斷結(jié)合具體的生產(chǎn)要求，例如在化工和甲醇精餾過程中常用導(dǎo)向篩板和新型高效填料[1]。

2 提高干燥過程的節(jié)能問題

干燥過程是各類工程的廣泛操作過程，所以對(duì)干燥過程的能源節(jié)約，能夠較大程度節(jié)省能源的消耗，要想獲得良好的節(jié)能過程，就必須選用合適的干燥流程和設(shè)備，根據(jù)不同的物料來選擇合適的干燥產(chǎn)品。首先，對(duì)原材料的處理是保證干燥過程順利進(jìn)行的第一步，所以在干燥的操作流程上，需要對(duì)原料盡可能地進(jìn)行預(yù)處理，通常是利用機(jī)械來脫離一部分游離的水分，因?yàn)闄C(jī)械能夠在消耗較低熱量的情況下，不斷分離能量，改造物質(zhì)的熱狀態(tài)。在具體的工業(yè)精餾技術(shù)過程中，需要盡可能提高干燥介質(zhì)的進(jìn)氣溫度，讓干燥過程可以消耗能量，不斷減少干燥廢氣的熱效率，如果遇到物料的處理具有一定的熱敏性，所以需要用中間加熱的方式，不斷提高效率，盡量提高熱效率。其次，降低干燥介質(zhì)的進(jìn)口溫度也是提高干燥過程的一大重點(diǎn)措施，介質(zhì)的濕度低能夠避免設(shè)備的堵塞，所以需要在廢氣循環(huán)的過程中，將大量含有熱量的廢氣返回預(yù)熱室，與新鮮空氣來混合使用。通過余熱的重新利用，能夠降低干燥介質(zhì)的出口溫度、提高介質(zhì)的濕度，所以可以提高熱傳系數(shù)，減少換熱面積，進(jìn)一步減少干燥介質(zhì)的消耗能量，以提高干燥操作的熱效率，防止干燥產(chǎn)品的反潮。所以總的來說，提高干燥過程不僅需要用高溫來烘焙介質(zhì)，還需要防止一次高溫過程可能產(chǎn)生的腐蝕問題，所以需要不斷細(xì)化原料的處理過程，從預(yù)處理開始，用熱效率高的傳熱設(shè)備，用空心環(huán)管換熱器來替換一般的管殼型換熱器，在降低降低設(shè)備的投資費(fèi)用的同時(shí)提升換熱系數(shù)[2]。

3 提高結(jié)晶分離的節(jié)能技術(shù)

在一般的化工生產(chǎn)之中，重要的裝置一般由多個(gè)反應(yīng)器和分離設(shè)備組成，在進(jìn)行分離操作的時(shí)候，節(jié)能技術(shù)能夠提高結(jié)晶分離的效用，需要貼合不同行業(yè)的結(jié)晶析出需求，在利用多種化學(xué)反應(yīng)的原則上，提升產(chǎn)品的資源利用效率。結(jié)晶分離技術(shù)是分離混合物的常用方法，傳統(tǒng)的結(jié)晶分離消耗較高，所以對(duì)新型結(jié)晶技術(shù)的探尋，也成為了國際性技術(shù)的探索重點(diǎn)。目前新型的結(jié)晶技術(shù)有萃取結(jié)晶技術(shù)、熔融結(jié)晶技術(shù)以及高壓結(jié)晶技術(shù)，這些技術(shù)各有所長，能夠貼合不同工業(yè)生產(chǎn)的方式。首先從萃取結(jié)晶技術(shù)出發(fā)，它是萃取技術(shù)和結(jié)晶技術(shù)的耦合技術(shù)結(jié)合，所以能夠在沸點(diǎn)等物性比較接近的混合物中提高結(jié)晶分離，幫助精餾技術(shù)的發(fā)展。例如在二甲苯的混合物中，四氯化碳能夠幫助二甲苯的混合液分離，從而提高對(duì)二甲苯的回收效率，維持在90%的效率；而且在無機(jī)混合物的分離之中，也能夠發(fā)揮出較高的效用，碳酸鈉水溶液，能夠在添加了正丁醇之后，透析出高濃度的碳酸鈉晶體。其次，熔融結(jié)晶技術(shù)能夠在低能耗的時(shí)候，進(jìn)行結(jié)晶相變，尤其是低操作的溫度，能夠高選擇性的地制取出較高純度的產(chǎn)品，化工生產(chǎn)的過程中，國際制取復(fù)合式懸浮結(jié)晶型和逐步凍凝型等熔融結(jié)晶裝置，而國內(nèi)也成功的開發(fā)出液膜結(jié)晶設(shè)備，但是這些技術(shù)也需要根據(jù)化學(xué)工業(yè)的需求來進(jìn)行調(diào)度使用。例如高壓結(jié)晶技術(shù)作為利用加壓形成的分離技術(shù)，可以根據(jù)物系中包含著的雜質(zhì)降低熔點(diǎn)，對(duì)應(yīng)相變壓力的上升，以便在結(jié)晶的過程中可以增加固相含量，進(jìn)一步提高液相雜質(zhì)的濃度，使得母液經(jīng)減壓過程，分離到更加純粹的晶體物質(zhì)[3]。

4 發(fā)展多重膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是降低精餾技術(shù)能耗的重要環(huán)節(jié)，目前在技術(shù)上，膜分離已經(jīng)能夠利用特定膜的滲透作用，在外界能量的推動(dòng)之下，不斷混合氣相，發(fā)展了多重的技術(shù)，我國從20世紀(jì)末開始進(jìn)入到了應(yīng)用階段，在食品加工、海水淡化以及醫(yī)藥等領(lǐng)域，能夠不斷幫助溶液濃縮的分離。例如，氣體分離膜技術(shù)率先從合成氨廠之中，在弛放氣之中回收氫氣，從而在甲酸裝置之中以合成氣為原料，得到一氧化碳，所以比深冷分離法更加節(jié)能環(huán)保。氣體分離膜技術(shù)能夠幫助常規(guī)的技術(shù)提高化學(xué)作用的思路，在進(jìn)行空氣制冷蒸餾的過程之中，冷凝法從氣體混合物之中，去除冷凝的有機(jī)蒸氣，在占地面積的裝置上能夠減輕化學(xué)的負(fù)擔(dān)。除了這種分離技術(shù)，離子膜技術(shù)是生產(chǎn)高純度燒堿的重要技術(shù)方式，這種比起隔膜法能夠降低能耗；膜蒸餾技術(shù)能夠用膜技術(shù)和蒸發(fā)過程相結(jié)合的膜進(jìn)行分離，因?yàn)樗玫哪げ槐惶幚恚匀芤航竦哪つ軌蛟趦蓚?cè)和不同種類的溶液進(jìn)行接觸，熱的待處理溶液和冷的水溶液，能夠在膜面形成組分汽化，這樣一來，熱側(cè)將組分阻擋在外，而冷側(cè)能夠使得溶液通過，從而達(dá)到混合物分離或提純的效果。所以綜合來分析膜分離技術(shù)的價(jià)值，它雖然研究的起步較晚，卻能夠在有機(jī)溶劑脫水、水中脫除微量有機(jī)物等化學(xué)方案之中，不斷結(jié)合最新的前途技術(shù)，幫助分離技術(shù)能夠在科研的支持下，不斷發(fā)展未來多樣化的分離技術(shù)。

5 總結(jié)

總的來看，化工生產(chǎn)的生產(chǎn)過程有著較多的的技術(shù)分類，精餾技術(shù)能夠幫助醫(yī)藥、食品安全以及工業(yè)廢水等，用較低的技術(shù)來獲得較高純度的高價(jià)值處理成就。除了文中涉及到的內(nèi)容，電滲析、超濾膜以及其他印染廢水等處理方式，能夠在溶劑、滲透膜等工具的效用下，保證新設(shè)備和新技術(shù)能夠降低能耗，不斷推出更多高附加值的化工產(chǎn)品。