提高化工企業(yè)精餾效率的路徑分析

陳曉璐

摘 要：精餾是化學(xué)工業(yè)的高耗能操作單元，如何提高效率，降低能耗是制約生產(chǎn)發(fā)展的重要因素，筆者主要結(jié)合現(xiàn)代精餾技術(shù)發(fā)展的趨勢，結(jié)合化工企業(yè)的不同需求，就實際生產(chǎn)中如何提高精餾工藝提高自己的看法，供參考。

關(guān)鍵詞：精餾節(jié)能；分類；操作優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.226

0 前言

化工生產(chǎn)過程中， 對不同組分進行分離的方法大多采取精餾分離，精餾分離技術(shù)和精餾分離方式的不同，直接決定生產(chǎn)能耗和熱力學(xué)效率的高低，從而直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)成本 ，因此在不同的化工企業(yè)中，包括制藥、食品、石油等企業(yè)中，研究和尋找合適的精餾技術(shù)和精餾方式，都占有極為重要的作用。

結(jié)合國際精餾技術(shù)的發(fā)展趨勢，參照各企業(yè)實際的工藝現(xiàn)狀，提高精餾效率需從精餾操作條件的優(yōu)化、精餾熱能的再利用、精餾介質(zhì)的開發(fā)和使用、開發(fā)新的精餾工藝等方面具體分析，以尋找合適的提高效率的路徑。下面分別進行分析。

1 精餾塔操作工藝條件的優(yōu)化

在相對固定的精餾方式下，不同的工藝控制點將產(chǎn)生不同的精餾效率，在實現(xiàn)操作過中，技術(shù)人員將通過調(diào)試不同的回流比、操作壓力、多塔排列順序等和進料狀態(tài)等方面進行優(yōu)化。

在精餾過程中，改變回流比、操作壓力等控制點，可直接導(dǎo)致能耗的增大或降低，在實踐中，通過改進精餾操作條件，尋找最優(yōu)的工藝控制點，可較容易達到降低能耗 20%的效果。

在部分精餾過程中，存在著再沸器和冷凝器的溫差過大，出現(xiàn)熱力學(xué)效率較低的問題，在這種情況下，可采取增設(shè)中間再沸器和中間冷凝器的方式解決，如原油煉制中常減壓塔增設(shè) 3～4 個中間換熱器；乙烯裝置中脫甲烷塔增設(shè)中間再沸器較常規(guī)精餾，能夠降低能耗17%。

2 精餾過程熱能利用

余熱就是在各種熱能轉(zhuǎn)換和利用過程中未被利用而排棄的能量，現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和能源價格的上漲，對余熱的應(yīng)用，越來越受到人們的重視。

余熱發(fā)電領(lǐng)域，曾有一種精餾塔空冷器余熱回收發(fā)電設(shè)備，通過被加熱的蒸汽驅(qū)動發(fā)電機 組做功發(fā)電，最終實現(xiàn)了低溫?zé)崂玫陌咐?/p>

也有一種精餾裝置的再沸器的蒸汽冷凝水余熱回收裝置，利用回收余熱，蒸汽熱泵有效地利用了蒸汽管網(wǎng)與再沸器所用蒸汽間的壓差，實現(xiàn)了低壓閃蒸蒸汽的增壓輸送，取得明顯的節(jié)能效果。

在甲醇精餾工藝中，為進一步充分回收此部分凝液余熱，有的企業(yè)將把預(yù)精餾塔進料預(yù)熱器設(shè)置位置更改到預(yù)精餾塔底部，作為預(yù)精餾塔再沸器為塔底提供熱量。實際運行數(shù)據(jù)表明，此設(shè)計優(yōu)化達到預(yù)期凝液熱量回收目的，起到了節(jié)能降耗的效果。

利用夾點技術(shù)優(yōu)化換熱系統(tǒng)，世界上著名的工程公司，如赫斯特、拜爾、聯(lián)碳、孟山都、杜邦、ICI、三菱等較早地采用了夾點技術(shù)進行了新廠設(shè)計和老廠改造，在降低能耗、減少投資、保護環(huán)境等方面取得顯著成效，在我國通過夾點分析方法用于原油預(yù)熱系統(tǒng)的節(jié)能改造，而后用于全過程系統(tǒng)的用能分析與調(diào)優(yōu)，也取得滿意效果。

3 精餾塔的改進

目前，為了提高傳熱系數(shù)，已開發(fā)了多種高效換熱設(shè)備或元件，如波紋和多孔管材料，能很好地強化傳熱表面，大大提高傳熱系數(shù)； 此外，雙波紋管和一面多孔一面波紋的傳熱表面均可使傳熱系數(shù)提高 l～2 倍；而高熱流管與過去的低翅片管相比，傳熱效率則能提高 30%，可根據(jù)具體需要選用。

此外，將化學(xué)反應(yīng)過程和精餾分離耦合在一個單元操，與常規(guī)精餾相比有著轉(zhuǎn)化率和選擇性高，溫度控制較容易，反應(yīng)時間短，操作費用低等優(yōu)點，而廣泛得到應(yīng)用。還有相當(dāng)一部分是與隔壁塔相結(jié)合，隔壁精餾塔設(shè)一垂直隔板，將精餾塔分成上部公共精餾段，下部公共提餾段及由隔板隔開的精餾進料段和中間側(cè)線采出段四部分，由于其特殊的結(jié)構(gòu)，因此具有一般帶側(cè)線采出的精餾塔所不具備的多項優(yōu)勢。

4 特殊精餾工藝流程

精餾過程中，塔頂蒸汽被冷凝器帶走大量熱量，接近塔底再沸器熱能量體供給的熱量，如果能把普通精餾塔頂蒸汽的冷凝熱合理利用，就可以大大降低能耗，達到節(jié)能增效的目的，常見的特殊精餾工藝有熱泵精餾、多效精餾、熱耦精餾、絡(luò)合精餾、超重力精餾等技術(shù)。

其中：間接式熱泵精餾的適用范圍是熱敏產(chǎn)品、腐蝕性介質(zhì)或塔頂產(chǎn)品不宜壓縮的精餾系統(tǒng)；多效精餾作為一種規(guī)范性節(jié)能系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于化工工業(yè)生產(chǎn)中；熱耦精餾主要用于三元混合物的分離，與常規(guī)蒸餾塔相比熱耦蒸餾可以節(jié)省能耗達30%左右； 絡(luò)合萃取精餾具有分離效率高、選擇性高和傳質(zhì)效率高等優(yōu)點，特別適合于分離因子很小的系統(tǒng)； 而超重力精餾具有體積小、壓降低、能耗低和傳質(zhì)效率高等特點，需要在不同的環(huán)境和工藝條件下選擇使用。

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