有序搜索法加調優(yōu)法研究有機硅單體的分離序列

【摘 要】隨著有機硅單體分離序列研究的進步，有序搜索法加調優(yōu)法凸顯出重要意義。本文首先介紹了有機硅單體精餾原理及過程，分析了有序搜索法加調優(yōu)法的相關內容。在探討有序搜索法加調優(yōu)法精餾工藝比較的基礎上，研究了加強節(jié)能高效精餾技術開發(fā)的措施。

【關鍵詞】有序搜索法；加調優(yōu)法；有機硅單體；分離序列

一、前言

作為針對有機硅單體的一項重要工作，其分離序列在近期得到了長足的發(fā)展和進步。研究有序搜索法加調優(yōu)法研究有機硅單體的分離序列，能夠更好地提升該項工作的實踐水平，從而優(yōu)化其分離序列的整體效果。本文從介紹有機硅單體精餾原理及過程著手本課題的研究。

二、有機硅單體精餾原理及過程

精餾的理論依據是利用溶液中各組分蒸汽壓的差異，即各組分在相同的壓力、溫度下，其揮發(fā)性能不同（或沸點不同）來實現分離目的。如有機硅的沸點比水低，則有機硅的揮發(fā)度比水高，所以有機硅易從液相中汽化出來。若將汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到有機硅組成高于原料的產品，依此進行多次汽化及冷凝過程，即可將有機硅和水分離。這多次進行部分汽化成部分冷凝以后，最終可以在汽相中得到較純的易揮發(fā)組分，而在液相中得到較純的難揮發(fā)組分，這就是精餾。

精餾塔的作用是把揮發(fā)度不同的組分組成的混合物集中，根據其揮發(fā)難易程度控制不同的溫度，多次進行部分組分氣化和部分組分冷凝，使混合物得到分離，得到純度較高的不同產品。精餾塔的工作原理較為簡單，但使用的成本相對較低，分離的效果較好。

精餾設備包括精餾塔，冷凝器、再沸器、以及一些輔助設備。精餾塔的作用是給汽液兩相物質提供互相接觸的環(huán)境；冷凝器位于精餾塔頂，可使精餾塔內產生的蒸汽部分冷凝，部分冷凝得到的液體返回塔底，稱作回流液，其余的餾出液體是塔頂產品；位于塔底的再沸器又使液體部分汽化，進入精餾塔內部，余下的液體為塔底產品。

三、有序搜索法加調優(yōu)法的夾點分析

1.單獨的夾點分析

熱回收量會受到最小傳熱溫差的影響，在夾點分析中根據不同設備的投資大小，文章將最小換熱溫差取值為10度，處理有機硅精餾單元的物流數據采用夾點技術。一般來說83.6度是有機硅精餾單元熱物流的夾點溫度，而冷物流的夾點溫度為73.6度，現有的有機硅精餾單元的換熱網絡在理論上的公用工程的節(jié)能潛力為5634KW，約占現行有機硅精餾單元熱公共工程量的16.1%，冷與熱兩股物流構成有機硅合成單元，冷公用工程被消耗，無序消耗熱公用工程，這就涉及閾值問題。在合成有機硅單元時應當注意冷卻水對于熱量的流失效果，將工藝物流中的熱量盡量回收。換熱網絡結構在有機硅合成單元中較為簡單，無法通過物流重新匹配來進行節(jié)能，但是要想對有機硅合成單元冷公用工程的耗量進行降低，就必須與其他單元或副產蒸汽進行富余熱量外供給，有機硅精餾單元吸收了富余熱量后就可以替代部分熱公用工程。

2.以兩個單元為系統(tǒng)的夾點計算

對于有機硅合成及精餾兩個單元的物流數據作為一個系統(tǒng)采用夾點方法進行分析，熱物流與冷物流的夾點溫度仍然不變，與當前的熱交換網絡相對，其節(jié)能潛力較大，并且在交換熱網絡公用工程量中所占的比例較大。與單獨的夾點分析相比較，將兩者作為一個系統(tǒng)進行分析可以有效的提高節(jié)能空間。

3.以兩個單元為系統(tǒng)的夾點分析

為了最大限度的達到節(jié)能效果，一般應當根據以下三個原則來設計夾點方法：首先，冷公用工程不得引入夾點之上，其次熱公用工程不得引入夾點之下，最后不應存在跨越夾點的換熱。根據相關計算可知，一般在有機硅合成及精餾系統(tǒng)中存在以下不合理之處：入塔合成氣初始溫度沒有高于夾點，有機硅合成塔中的初始與末端都采用高于夾點溫度的出塔合成氣進行加熱。出塔合成氣的熱量被浪費，沒有得到高效利用。入塔與出塔合成氣交換熱后溫度比夾點高，但是冷卻時卻采用循環(huán)冷卻水，夾點溫度雖然比齊溫度高，但是該股流量很大，再加上有機硅冷凝的大量潛熱，所有這部分能量不能被有效吸收。有機硅產品在熱物流中加壓塔內的溫度高于100度，采用循環(huán)冷卻水進行處理有不適當之處。

四、有序搜索法加調優(yōu)法精餾工藝的比較

因為四塔精餾工藝過程較為復雜，運用普及率不夠高，目前就一般常用的雙塔精餾工藝與三塔精餾工藝進行比較說明。

1.有機硅的精餾質量的比較

精餾質量是考量一種工藝手段的重要指標。雙塔精餾工藝是傳統(tǒng)的有機硅精餾提純的工藝手段，但最終精餾產生的有機硅單體品質相較于三塔精餾工藝手段還是有著一定的差距，主要表現在雙塔精餾過程產生的有機硅單體還存在著一定含量的雜質，這種雜質存在的比例只能滿足我國GB338-2004中提出的指標要求。主要因為乙醇的物理性質與有機硅較為相似，因此對于乙醇的分離程度不能達到很好的控制，導致有機硅單體中乙醇的含量較高。但是由于社會不斷的發(fā)展進步，對有機硅下游產品的需求多樣化，所以我們對有機硅單體精餾的質量有著越來越高的要求。如果對有機硅精餾過程的單體產品進行再精餾，可能會達到目前階段的要求，但這樣做的成本較高，回收率也會明顯降低，無法合理的做到原料的利用。

三塔精餾過程明顯的改善了這一問題，精餾出的單體產品中乙醇的含量明顯降低，極大的提高了有機硅單體的質量。經過三塔精餾工藝之后，有機硅單體中乙醇含量比例可以達到美國AA級的標準，可以完全的應付有機硅羰基化的技術要求。

2.能源消耗的比較

在有機硅的精餾過程中，能量的消耗十分的巨大。降低精餾過程中的能源消耗，可以極大的降低有機硅單體的制造成本，有效的提高有機硅生產的收益。三塔精餾裝置有效的提高了能量的利用率，較之雙塔精餾裝置，能量的利用率提高了30%-40%左右。

3.設備成本的比較

通過對雙塔精餾裝置與三塔精餾裝置實際施工以及增加的部分設備費用比較，三塔精餾裝置的設備以及施工成本較雙塔精餾裝備的設備以及施工成本提高了25%左右，但從長遠考慮，在運行成本上三塔精餾裝置較之雙塔精餾裝置通過對能量更為合理的運用，降低了20%左右的運營成本。同時產生的精餾有機硅品質也極高，可以提供更大的收益。

五、加強節(jié)能高效精餾技術開發(fā)的措施

1.完善操作條件

在化工生產中，若想順利進行混合物的分離，就必須更好的滿足和完善精餾塔運行的條件。精餾塔的主要操作條件包括操作壓力、溫度、塔板壓降、進料溫度、回流溫度、塔頂塔底采出量、組分分割程度等，由于塔的操作壓力往往是預定的，其他條件必須結合實際情況進行設置，以確保分離的最大化值，獲得最小冷凝負荷和再沸負荷，實現節(jié)約精餾能耗的目的。

2.充分利用中間換熱裝置節(jié)能

由于精餾塔底部與頂部存在較大的溫度差異，可以通過增加中間熱換器使冷熱量達到均衡狀態(tài)。一旦精餾塔上部溫度出現了大幅度上升或者下降，可以在精餾段某塔板間設置冷凝器，用低品位冷劑作為冷源，從而達到節(jié)省主冷凝器高品位劑量的目標，有利于降低能耗。如果精餾塔低部溫度變化明顯，可以在提餾段某塔板間設置中間再沸器，通過減少再沸器高品位熱量的消耗來降低精餾塔熱能，從而有效的提高熱效率，實現最佳的節(jié)能效果。

3.多塔精餾分離序列的優(yōu)化

在化工精餾過程中，為降低后續(xù)設備材質要求，確保穩(wěn)定操作，應除去容易造成系統(tǒng)腐蝕和結焦的部分。將進料分為分子數接近的兩股流，根據塔頂和塔底1：1的分餾比例設置，按照塔頂產品揮發(fā)度以此遞減的順序逐個回收，結合各組分沸點的差異，進行高效的分餾。相對無熱集成技術，精餾流程采用熱集成技術減少了50%的操作成本投入，且塔系熱集成技術獲得的效果更加顯著。

六、結束語

通過對有序搜索法加調優(yōu)法研究有機硅單體分離序列的相關研究，我們可以發(fā)現，該項工作的理想效果有賴于對多項技術優(yōu)勢的利用，有關人員應該從有機硅單體的客觀實際出發(fā)，充分比對優(yōu)勢因素，研究制定最為優(yōu)化可行的分離序列實施方案。

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