化工精餾高效節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

劉慧平

摘 要：化工精餾技術(shù)是化工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，改善化工精餾技術(shù)能夠達(dá)到顯著的節(jié)能減排的效果，實(shí)現(xiàn)更好的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。本文從化工精餾的原理出發(fā)，通過(guò)與傳統(tǒng)蒸餾方式的比較，說(shuō)明了化工精餾高效節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)和利用的優(yōu)點(diǎn)和好處，并論述化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用前景，提出一些建議，希望能夠起到參考作用。

關(guān)鍵詞：化工 精餾技術(shù)；高效節(jié)能；開(kāi)發(fā)；應(yīng)用

一、前言

我國(guó)的社會(huì)發(fā)展帶動(dòng)著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，在現(xiàn)代化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)能耗和能源有效利用率的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的精餾技術(shù)已經(jīng)很難滿足新的要求。能源問(wèn)題關(guān)乎到人類的可持續(xù)發(fā)展，近些年來(lái)，我國(guó)對(duì)于節(jié)能減排的重視程度逐漸提高，尤其是高能耗的化工行業(yè)的節(jié)能減排問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)新型高效節(jié)能的化工精餾能夠降低化工企業(yè)的能耗水平，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的可持續(xù)發(fā)展。

二、化工精餾的原理分析

化工精餾技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是在化工生產(chǎn)中根據(jù)物料物理性質(zhì)的不同對(duì)物料進(jìn)行分離的過(guò)程，可以看作是蒸餾過(guò)程中的一部分。但是精餾與傳統(tǒng)的蒸餾不同，蒸餾主要在蒸餾塔之中完成的，由蒸餾塔底部產(chǎn)生的蒸汽熱能，并在大量熱能的影響下，塔釜汽化物料在不同的塔板上進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)反應(yīng)，最終根據(jù)塔板上汽化成分的沸點(diǎn)將其分離，多余的物料在冷凝水的冷卻作用下被回收再利用?？梢钥吹剑瑐鹘y(tǒng)的蒸餾技術(shù)損耗的熱能過(guò)大，而且傳統(tǒng)的冷凝余熱沒(méi)有得到很好的利用，導(dǎo)致化工過(guò)程中的能耗非常大。新型高效節(jié)能的精餾技術(shù)能夠合理的運(yùn)用冷凝熱，在精餾塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)熱能的集成，從而大幅地降低了精餾過(guò)程中的能耗。新型高效節(jié)能的精餾技術(shù)能夠有效地解決傳統(tǒng)蒸餾過(guò)程能耗損失的技術(shù)問(wèn)題，極大地促進(jìn)了我國(guó)的能源可持續(xù)發(fā)展。

三、化工精餾高效節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)

精餾過(guò)程的實(shí)際操作要考慮壓力、溫度、塔板壓降、物料進(jìn)入位置和溫度以及塔板數(shù)量等多種因素，在實(shí)際操作中會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微量的調(diào)整。比如運(yùn)用最優(yōu)化原理微量地調(diào)節(jié)分離反應(yīng)的熱負(fù)荷和冷凝負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)反映靈敏性的調(diào)整，進(jìn)而減少化工精餾的能源耗散。我們?cè)谶M(jìn)行操作的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了分離效率的提升會(huì)大幅度地減少能源的耗散和污染物的排放，展現(xiàn)了十分優(yōu)秀的特點(diǎn)，帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)收益。在精餾過(guò)程中，引入和開(kāi)發(fā)新型的化工精餾高效節(jié)能技術(shù)能使分離效率得到提高，目前主要的高效節(jié)能技術(shù)主要有：

1.分級(jí)換熱節(jié)能

分級(jí)換熱節(jié)能指的是在蒸餾塔的塔板中間設(shè)置一個(gè)中間換熱器，其工作原理主要是通過(guò)增加傳熱級(jí)數(shù)，將X-Y圖上的操作線和平衡線盡量接近，減少總傳熱溫差，并且通過(guò)提高低品位能的利用效率。在底部和頂部?jī)?nèi)溫差小的條件下，可以用一些低品位冷凝劑來(lái)代替高品位冷凝劑，避免了后者能耗過(guò)大的影響，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。分級(jí)換熱節(jié)能實(shí)質(zhì)上就是通過(guò)低品位冷凝劑實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換，替代耗能過(guò)大的高品位冷凝劑，并且提高熱效率。

2.塔系熱集成節(jié)能

在進(jìn)行精餾過(guò)程的操作實(shí)踐中，我們有得到一些經(jīng)驗(yàn)：比如在進(jìn)行精餾之前要把可能會(huì)引起精餾系統(tǒng)腐蝕或者結(jié)焦的成分和因素去除掉，保證了后續(xù)操作過(guò)程的穩(wěn)定性；對(duì)于分子數(shù)相似的物料，可以把它們放在蒸餾塔的上部和下部，且分布的比例也相同；把揮發(fā)度接近于1的成分放在最后；分離的順序應(yīng)當(dāng)按照純度要求來(lái)，純度要求最高的應(yīng)當(dāng)放在最后進(jìn)行分離。傳統(tǒng)的化工精餾一般只用一個(gè)精餾塔，這樣的設(shè)置在收集不同沸點(diǎn)的物料時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常大的溫差，導(dǎo)致較大的能耗，新型高效節(jié)能的塔系熱集成技術(shù)采用多個(gè)精餾塔來(lái)完成化工精餾過(guò)程，對(duì)于不同物理性質(zhì)（比如沸點(diǎn)）的物料進(jìn)行收集，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。根據(jù)相關(guān)實(shí)踐表明，普通化工精餾過(guò)程運(yùn)用塔系熱集成節(jié)能技術(shù)比個(gè)塔分餾的熱消耗降低了一半左右，很大程度上達(dá)到了節(jié)能的效果，在越來(lái)越多的化工企業(yè)中得到使用。因此，在精餾塔系中，用一些塔的塔頂物和塔底物流換熱形成熱集成，可以減少能耗量。

3.多效精餾節(jié)能

多效精餾節(jié)能技術(shù)的具體做法就是將原料分為等分的多股物料，然后按照相應(yīng)的類型投進(jìn)壓力和溫度依次增高的精餾塔進(jìn)行分餾。多效精餾節(jié)能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是充分利用了溫度和壓力高的組分會(huì)向溫度和壓力低的組分傳熱的原理，既保證了溫度低的組分的供熱條件，又實(shí)現(xiàn)了溫度高組分的冷凝，進(jìn)而避免了能耗的損失。而且，這種節(jié)能方法的操作比較方便，只需要向第一個(gè)高溫高壓精餾塔提供熱量就可以實(shí)施后續(xù)的工作，節(jié)省了大量的人力工作。多效精餾節(jié)能的能耗隨著塔數(shù)量的增加而降低，比如在一次化工精餾過(guò)程中使用5個(gè)精餾塔，能源利用率高達(dá)百分之八十，節(jié)能的效果可見(jiàn)一斑。

當(dāng)然，實(shí)際操作中并不是精餾塔用的越多越好，還要考慮化工精餾的經(jīng)濟(jì)效益，提升能源利用效率、減少能源耗散本身就是為了更大的經(jīng)濟(jì)效益。精餾塔數(shù)量的增多會(huì)帶來(lái)更高的設(shè)備成本，通常情況下要綜合考慮精餾設(shè)備的投入成本和帶來(lái)利益之間的管理，選擇最合理的精餾塔數(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。目前，我國(guó)的很多化工企業(yè)都能夠合理地開(kāi)發(fā)多效精餾節(jié)能技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，精餾過(guò)程一般分為三個(gè)流程：（1）平流流程；（2）順流流程；（3）逆流流程。

4.熱泵精餾

熱泵精餾是依據(jù)卡諾循環(huán)原理，利用少量電能回收熱量的節(jié)能措施，在熱負(fù)荷大且傳熱溫差不大的場(chǎng)合具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是一種在特定場(chǎng)合具有優(yōu)勢(shì)的節(jié)能措施。

四、化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用前景

化工精餾高效節(jié)能技術(shù)為化工生產(chǎn)帶來(lái)了十分高的工作效率，對(duì)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)也有著非常重要的意義，但是在實(shí)際操作中會(huì)遇到一些問(wèn)題，導(dǎo)致具體的效果并不是很理想。問(wèn)題主要存在于企業(yè)的內(nèi)部，一些企業(yè)對(duì)于高效節(jié)能精餾沒(méi)有充足的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致在實(shí)際操作中出現(xiàn)一些不合理的應(yīng)用，從而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)更好的能源利用；有些化工企業(yè)的精餾過(guò)程還沒(méi)有充足的技術(shù)支撐和資料支撐，主要表現(xiàn)為技術(shù)人才和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的缺乏；有些企業(yè)已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能的化工精餾技術(shù)，但是并沒(méi)有帶動(dòng)其他企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，具體操作還存在一些盲目性；此外，高效節(jié)能的精餾技術(shù)本身就是一項(xiàng)有一定難度的工作，極大地考驗(yàn)了化工企業(yè)的應(yīng)用技術(shù)。針對(duì)這些問(wèn)題，為了更好的發(fā)展高效節(jié)能的化工精餾技術(shù)，現(xiàn)提出以下建議：

1.化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極優(yōu)化精餾高效節(jié)能的流程

為了實(shí)現(xiàn)更加有效的高效節(jié)能精餾，化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的專家組和模擬分析系統(tǒng)，綜合考慮化工精餾中的各種影響因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)精餾技術(shù)流程的優(yōu)化，并且按照優(yōu)化理論來(lái)實(shí)施精餾高效節(jié)能技術(shù)，保障精餾高效技能技術(shù)運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)性和合理性。

2.建立各種精餾高效節(jié)能技術(shù)的示范裝置

在高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的示范裝置，與實(shí)際化工生產(chǎn)相結(jié)合，不斷發(fā)展和創(chuàng)新精餾高效節(jié)能技術(shù)，有效地解決應(yīng)用過(guò)程中的各種問(wèn)題，更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

3.引入和培養(yǎng)相應(yīng)的技術(shù)人才

為了解決化工精餾的能源消耗問(wèn)題，最根本的解決措施還是要解決技術(shù)層次的問(wèn)題，化工企業(yè)極大對(duì)技術(shù)的投資，引入有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人才，在實(shí)踐中培養(yǎng)更多的技術(shù)人才，實(shí)現(xiàn)對(duì)精餾高效節(jié)能技術(shù)流程的優(yōu)化，保障高效精餾的人才支撐和技術(shù)支撐，從而獲得更加科學(xué)合理的節(jié)能效果，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，開(kāi)發(fā)和利用更加高效節(jié)能的化工精餾技術(shù)能夠明顯地提升精餾過(guò)程的能源有效利用率，減少能源以熱能的形式耗散和污染物的排放，得到了越來(lái)越多化工企業(yè)的青睞。作為化工企業(yè)，應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，投入更多更好的人力財(cái)力，在實(shí)踐中不斷探尋精餾高效節(jié)能技術(shù)的優(yōu)化方法，從而獲得技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的雙向提升。

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