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(shí)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(shí)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(shí)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(jìn)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(diǎn)來達(dá)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(shí)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(shí)，會打破原來精餾的氣液平衡。當(dāng)壓力升高時(shí)，物質(zhì)沸點(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(jìn)行實(shí)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(jìn)料量的大小也是影響因素的一方面。 進(jìn)料量不能超出塔頂冷凝器和加熱釜的承受范圍。 同時(shí)進(jìn)料組成如果發(fā)生改變，就會影響精餾的操作過程，當(dāng)進(jìn)料的組成成分發(fā)生改變時(shí)，就會導(dǎo)致塔頂產(chǎn)品的不合格。 進(jìn)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(jìn)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(dá)到預(yù)計(jì)的某種程度的分離過程，而進(jìn)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(fù)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(fù)荷，降低塔頂?shù)睦湄?fù)荷。 進(jìn)料溫度的改變對精餾操作的影響就說明進(jìn)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(dāng)回流比增大時(shí)，精餾產(chǎn)品質(zhì)量提高;當(dāng)回流比減小時(shí)，xD 減小而 xW 增大，使分離效果變差?；亓鞅仍黾?，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(fù)荷超過允許值，則可能引起塔板效率下降，此時(shí)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(shí)，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(qiáng)制回流，可暫時(shí)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(dāng)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(kuò)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?yàn)榱鲃芋w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(fù)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(shí)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(shí)當(dāng)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(jìn)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(shí)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(jìn)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(jìn)料位置.在適宜進(jìn)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(jìn)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(shí)，回流比最小，能耗最低。為避免返混，進(jìn)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(jìn)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(dá)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(shí)在保證質(zhì)量的前提下，也做到了高效節(jié)能。

（2）通過增強(qiáng)傳熱面積來提高節(jié)能效果，多孔相變化傳熱和擴(kuò)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(dá)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(jì)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(shí)現(xiàn)熱力集成效應(yīng)，達(dá)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(jì)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(jì)效益。 所以在保證經(jīng)濟(jì)利益的前提條件下，如何做到降低成本改造，同時(shí)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。