影響精餾操作的主要因素及精餾節(jié)能技術(shù)淺析

【摘 ?要】在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在化工生產(chǎn)和石油行業(yè)，精餾操作是化工行業(yè)生產(chǎn)中重要的操作單元，是用來分離均相液體混合物的主要手段，由于自身存在很高的能耗，同時也具備節(jié)能效應(yīng)而備受化工行業(yè)的關(guān)注。在市場產(chǎn)品生產(chǎn)過程中降低生產(chǎn)能耗降低成本提高市場競爭力的關(guān)鍵，精餾的操作過 ?程就具備節(jié)能的效果。

【關(guān)鍵詞】精餾;節(jié)能;發(fā)展趨勢

引言

石油行業(yè)等化工生產(chǎn)中重要的分離操作單元就是精餾。 大多數(shù)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(jié)能技術(shù)和節(jié)能的環(huán)節(jié)上應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)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(yōu)化和節(jié)能具有重要的現(xiàn)實意義。

1.精餾的操作和影響因素

1.1精餾的工作原理

（1）在大部分的工藝操作和設(shè)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(jié)構(gòu)來完成實際操作的，操作方式分為連續(xù)精餾塔和間歇精餾塔。 利用蒸汽的上升形態(tài)從塔底進入與塔口不斷下降的液體發(fā)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(fā)生的化合反應(yīng)，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(xué)工業(yè)中能量的消耗是最大的，數(shù)據(jù)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(xué)工業(yè)的 40%，其中 95%是蒸餾消耗。美國工業(yè)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(jié)能技術(shù)以及所操作帶來的影響都是實際生產(chǎn)條件下需要得到解決的。

1.2精餾塔影響的因素

（2）壓力的影響。壓力發(fā)生變換時，會打破原來精餾的氣液平衡。當壓力升高時，物質(zhì)沸點越高，需要的熱量越大，氣相中重組分減少，相應(yīng)地提高了氣相中輕組分濃度，液相中輕組分濃度較前增加，同時也改變了氣液相的重量比，使液相量增加，氣相量減少。同理，壓力降低，物質(zhì)沸點越低，需要的熱量越少，塔頂餾分的數(shù)量增加，濃度減少，塔底釜液量減少，輕組分濃度減少。另外，壓力增加，組分間的相對揮發(fā)度降低，分離效果下降，但處理能力增大，反之情況相反。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(fā)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(fā)生改變，就會影響精餾的操作過程，當進料的組成成分發(fā)生改變時，就會導(dǎo)致塔頂產(chǎn)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）進料溫度的影響。精餾的原理就是利用各組分揮發(fā)性能的不同，使原來的混合液達到預(yù)計的某種程度的分離過程，而進料溫度的不同會直接影響各組分揮發(fā)性能，而且對塔頂冷凝器和塔底再沸器的負荷都會有所變化，從而破壞氣液平衡。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?shù)睦湄摵伞?進料溫度的改變對精餾操作的影響就說明進料的狀態(tài)發(fā)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。

1.3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(chǎn)中經(jīng)常用回流比來調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品的質(zhì)量。 當回流比增大時，精餾產(chǎn)品質(zhì)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(nèi)上升蒸汽量及下降液體量均增加，若塔內(nèi)汽液負荷超過允許值，則可能引起塔板效率下降，此時應(yīng)減小原料液流量。

調(diào)節(jié)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(guī)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(fā)量與冷凝量， 這些數(shù)值還將受到塔釜及冷凝器的傳熱面的限制。

2.精餾節(jié)能技術(shù)

節(jié)能與環(huán)保是當今世界科技發(fā)展的兩大主題， 精餾過程是石油、化工，冶金等行業(yè)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(jié)能優(yōu)化控制潛力很大。

2.1精餾操作過程的節(jié)能方式

其操作過程是將有效能轉(zhuǎn)化成擴散有效能， 這樣的轉(zhuǎn)換過程會導(dǎo)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(jù)精餾塔傳熱過程可以得到如下的節(jié)能方式：

（1）減少負荷降低消耗。如果塔頂?shù)膲毫Σ话l(fā)生改變，彼此的平均揮發(fā)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(shù)充分回收塔頂?shù)臒崃俊?同時當精餾分離的要求程度很高，應(yīng)該用復(fù)合系統(tǒng)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(jié)約成本的作用。

（4）適宜進料位置.在適宜進料位置條件下操作，可以避免本來提純的物流與濃度不同的進料混合，即返混合。使塔具有更高的分離能力，可在完成相同的分離任務(wù)時，回流比最小，能耗最低。為避免返混，進料應(yīng)選擇塔板上關(guān)鍵組分之比最接近的塔盤為最適宜的進料層。

2.2操作狀況改變的節(jié)能技術(shù)

（1）利用高效規(guī)格的填料來代替普通式和低效填料，以達到節(jié)能效應(yīng)。 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(chǎn)能力，同時在保證質(zhì)量的前提下，也做到了高效節(jié)能。

（2）通過增強傳熱面積來提高節(jié)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(shù)。 還有一種方式就是根據(jù)塔釜液的余熱作用，在塔釜中會產(chǎn)生廢液，我們可以將其顯熱轉(zhuǎn)換成潛在的熱量。

3.發(fā)展趨勢

許多學(xué)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(jié)能效果。 雙效精餾主要利用精餾塔的操作壓力來設(shè)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(zhuǎn)化流程，實現(xiàn)熱力集成效應(yīng)，達到節(jié)能的目的。

4.結(jié)語

結(jié)合上述所了解到的，降低精餾的節(jié)能技術(shù)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(jié)能效果。 企業(yè)家所追求的是經(jīng)濟效益最大化，精餾的節(jié)能技術(shù)上是提高了生產(chǎn)工作效率，但是，降低精餾節(jié)能所需要完善的設(shè)備等多方面的投資就在一定程度上制約了經(jīng)濟效益。 所以在保證經(jīng)濟利益的前提條件下，如何做到降低成本改造，同時又能節(jié)省能耗是我們所追求的最佳方案。

作者簡介：楊拓，男，（1989.12.--），新疆巴州地區(qū)庫爾勒市。