化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

馬繼飛

摘 要：隨著工業(yè)化進(jìn)程的深入與發(fā)展，導(dǎo)致全球氣溫升高、氣候發(fā)生變化、這已是不爭的事實(shí)，大力倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)，建設(shè)生態(tài)文明，成為這一時(shí)期的主旋律。同時(shí)，市場競爭激勵(lì)，每一個(gè)行業(yè)都在不斷轉(zhuǎn)變發(fā)展模式，特別是化工企業(yè)，一再追求降低能源消耗;其中新技術(shù)創(chuàng)新、化工裝置優(yōu)化配套、杜絕資源浪費(fèi)成為節(jié)能降耗的核心切入點(diǎn)。為此本文以化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用為題，分析化工精餾高效節(jié)能原理、闡述化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的分類，提出化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用措施，有利于研究精餾技術(shù)，為其后續(xù)開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：化工精餾;高效;節(jié)能技術(shù);應(yīng)用

化工領(lǐng)域主要重視能源與資源兩方面的作用，根據(jù)各方面的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，涉及化工內(nèi)容繁多，在不同程度上造成的能源消耗，加上污染物的排放，都會(huì)在一定程度上影響著化工精餾高效節(jié)能[1]。由此可見，分析化工精餾高效節(jié)能原理以及技術(shù)分類都具有重要的意義，有助于提升資源的生產(chǎn)效益、利用率等，同時(shí)可以彌補(bǔ)化工生產(chǎn)領(lǐng)域的不足，推動(dòng)化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的可持續(xù)性發(fā)展。

1 化工精餾高效節(jié)能原理概述

化工精餾原理，不同于蒸餾理念，但其效果高于蒸餾技術(shù)?；ぞs的原理是利用化學(xué)原料的不同性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行物料分離[2]，多次進(jìn)行混合蒸汽的部分冷凝和混合液體的部分蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)混合物的分離提純。通俗講，化工精餾就是利用熱能轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)物料的傳質(zhì)傳熱過程，實(shí)現(xiàn)化工量產(chǎn)。以蒸汽熱源為例，節(jié)能原理就是最大程度的利用蒸汽的焓熱，還包括裝置設(shè)計(jì)的合理性，再沸器閃蒸汽、塔頂二次蒸汽的再利用，回流與產(chǎn)出物料的質(zhì)量比等。結(jié)合實(shí)際情況優(yōu)化化工精餾技術(shù)，達(dá)到化工領(lǐng)域高效節(jié)能的目的。

2 化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的分類

在化工領(lǐng)域，精餾高效節(jié)能技術(shù)，本文主要介紹三種，分別是精餾節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)、塔系熱集成節(jié)能技術(shù)以及分級(jí)換熱節(jié)能技術(shù)，不同的技術(shù)分類具有不同的節(jié)能優(yōu)勢，也發(fā)揮著不同的節(jié)能效果，具體內(nèi)容闡述如下：

2.1 精餾節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

化工精餾高效節(jié)能技術(shù)重頭是精餾節(jié)能設(shè)計(jì)，根據(jù)工況從源頭上進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，使得裝置運(yùn)行中各操作單元配合更加緊密，主要包括塔板層數(shù)、再沸器的換熱面積、回流比，細(xì)節(jié)方面還有塔板型式、冷凝尾汽中閃蒸汽的再利用等。伴隨精餾數(shù)據(jù)庫中各種物料參數(shù)的積累，對(duì)于塔內(nèi)溫度、流量和濃度的變化逐步精準(zhǔn)化，通過物料衡算式、汽液相平衡關(guān)系、為立方程和熱力學(xué)守恒定律對(duì)理論塔板進(jìn)行核算設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)的操作操作溫度、壓力、流量等運(yùn)行匹配程度高，運(yùn)行更節(jié)能高效。有些熱敏物質(zhì)精餾過程還會(huì)增加負(fù)壓精餾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低溫沸騰減少加熱帶來的能高耗。充分利用熱能的具體措施還有各裝置中各種產(chǎn)出流體物料的冷熱交換，分離出的塔底高溫料預(yù)熱需要進(jìn)入的冷料，既滿足進(jìn)出物料升降溫的生產(chǎn)要求，又降低冷料對(duì)于熱系統(tǒng)的平衡沖擊，減少系統(tǒng)溫壓波動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗的效果。

2.2 塔系熱集成節(jié)能技術(shù)

與傳統(tǒng)的精餾節(jié)能不同，塔系熱集成節(jié)能技術(shù)結(jié)合沸點(diǎn)因素，回收不同的物料，根據(jù)塔體的壓差、各塔層溫度分布判定是否處于合理的氣液平衡狀態(tài)，從而控制好精餾效果，保證產(chǎn)品的合格率，達(dá)到高效節(jié)能[3]。傳統(tǒng)的精餾塔是實(shí)現(xiàn)混合液的輕重組份物料分離，混合物中多種不同性質(zhì)的物料均分在蒸餾塔的不同位置，塔系集成技術(shù)結(jié)合物料分布情況增加側(cè)線采出，實(shí)現(xiàn)單體塔的多種物料分離。這樣可減少多級(jí)塔次分離，有效降低能耗，最大程度上利用熱能。

2.3 分級(jí)換熱節(jié)能技術(shù)

分級(jí)換熱節(jié)能技術(shù)最常用的功能是提高蒸餾塔內(nèi)部低品位的能源利用率，而且調(diào)節(jié)塔內(nèi)的溫度分布情況，并將塔內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)下[4]。分級(jí)換熱節(jié)能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，主要消除蒸餾塔內(nèi)部的溫度差異，特別是塔底、塔頂?shù)臏囟炔?。不同的塔?nèi)每一級(jí)塔板都設(shè)置一個(gè)中間換熱器，一旦塔內(nèi)出現(xiàn)溫度差異，換熱器可以對(duì)其溫度進(jìn)行自行調(diào)節(jié)，主要利用低品位的冷凝劑降低塔內(nèi)高溫，同時(shí)減少塔內(nèi)熱量浪費(fèi)。在蒸餾塔內(nèi)，塔底溫度必須進(jìn)行調(diào)整，一旦出現(xiàn)溫度過高，必須將塔板進(jìn)行重新設(shè)置，盡量利用低品位熱量實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)熱量交換，轉(zhuǎn)換精餾塔內(nèi)的能源有效率。

3 化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用措施

在化工企業(yè)，高度重視精餾高效節(jié)能意識(shí)是非常必要的，為了更好地實(shí)現(xiàn)其技術(shù)應(yīng)用，需要采取提高設(shè)備自動(dòng)化控制程度、人才引進(jìn)與培養(yǎng)、減少開停車頻次、以及強(qiáng)化內(nèi)部監(jiān)管理工作等措施，具體內(nèi)容介紹如下：

3.1 提高設(shè)備自動(dòng)化控制程度

化工精餾的每一個(gè)工作環(huán)節(jié)，都需要提高節(jié)能效果的發(fā)揮，降低產(chǎn)品節(jié)能。然而每一個(gè)生產(chǎn)階段，都存在一定的變量因素，諸多原因?qū)е禄て髽I(yè)生產(chǎn)中每個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)脫軌的跡象，除去物料組份的影響外還有化工精餾裝置的自控程度對(duì)高效節(jié)能效果的影響。精餾生產(chǎn)操作繁瑣，流程復(fù)雜，生產(chǎn)過程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)，為此提高化工精餾自控程度實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能和安全生產(chǎn)已經(jīng)勢在必行。首先，明確各種參數(shù)變量的控制點(diǎn)，再構(gòu)建相應(yīng)的智能自控系統(tǒng)。因?yàn)榫s裝置運(yùn)行過程就是保持塔內(nèi)的氣液平衡，系統(tǒng)平衡的建立需要溫度、壓力等各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)整。然而壓力傳感存在滯后性，裝置實(shí)際運(yùn)行過程中存在壓力浮動(dòng)，為防止其帶來的影響，就需要通過自控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測參數(shù)曲線變化，控制系統(tǒng)通過串級(jí)調(diào)整自動(dòng)調(diào)節(jié)閥料間的配合，實(shí)現(xiàn)平衡系統(tǒng)的穩(wěn)定。另外，控制加熱源的供熱穩(wěn)定是系統(tǒng)穩(wěn)定的源頭，從控制曲線看，波起始端的變化勢必會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的波動(dòng)，導(dǎo)致啟動(dòng)其他多個(gè)閥料控制設(shè)備來消除影響，不利于穩(wěn)定生產(chǎn)。最后，硬件設(shè)備和軟件自動(dòng)化控制程度的有效匹配是有效實(shí)現(xiàn)化工精餾高效節(jié)能的最佳搭檔。

3.2 人才引進(jìn)與培養(yǎng)

任何技術(shù)的實(shí)施，都離不開人才，化工企業(yè)也不例外，需要引進(jìn)和培養(yǎng)更多的人才，掌握更先進(jìn)的技術(shù)，才能更好地落實(shí)精餾高效節(jié)能技術(shù)，為化工企業(yè)帶來前所未有的生產(chǎn)效益以及生產(chǎn)效率等，在化工生產(chǎn)的過程中，應(yīng)確保生產(chǎn)安全，杜絕各種不安全的隱患，可充分利用化工院校校企合作等方式壯大人才隊(duì)伍，建立上崗起點(diǎn)高、上手快、懂技術(shù)、懂原理的復(fù)合型人才資源輸送渠道，同時(shí)定期組織企業(yè)員工培訓(xùn)，進(jìn)行仿真模擬實(shí)操練習(xí)，鼓勵(lì)積極參與各種專業(yè)技術(shù)比賽等，達(dá)到以賽促學(xué)，以學(xué)促進(jìn)，形成前期引導(dǎo)激勵(lì)、后期不斷輻射、同化和傳承的的良性長效機(jī)制。

3.3 減少開停車頻次

化工精餾裝置的開車過程，需要進(jìn)行生產(chǎn)物料加熱、設(shè)備預(yù)熱、不合格物料置換等過程，開車過程需要投入人力資源較多，而且存在安全風(fēng)險(xiǎn)大。有些特殊工藝的精餾開車時(shí)需要消耗大量貴重的催化劑或氧化劑，所以合理安排生產(chǎn)，集中量產(chǎn)、減少開停車頻次也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的方法之一。

3.4 強(qiáng)化內(nèi)部監(jiān)管理工作

目前，我國精餾技術(shù)和操作還有待于完善，其受人為和環(huán)境因素的影響還較多，因此要提高操作人員的節(jié)能意識(shí)很必要。包括邀請(qǐng)專家為員工普及節(jié)能環(huán)保理念，專人監(jiān)督節(jié)能技術(shù)的具體落實(shí)等。還可以通過不斷的強(qiáng)化內(nèi)部培訓(xùn)和管理要求，實(shí)現(xiàn)人員操作的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，為生產(chǎn)穩(wěn)定、節(jié)能降耗做好基礎(chǔ)支撐。

4 結(jié)束語

綜上所述，社會(huì)的不斷發(fā)展，科技的日益進(jìn)步，傳統(tǒng)的精餾設(shè)備和技術(shù)已經(jīng)逐漸落后，針對(duì)化工精餾高效節(jié)能問題，必須引進(jìn)全新的技術(shù)支持，本文介紹了精餾節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)、塔系熱集成節(jié)能技術(shù)以及分級(jí)換熱節(jié)能技術(shù)三個(gè)層面，化工企業(yè)可以參考自身的生產(chǎn)需要進(jìn)行選擇，解決好能源消耗問題，提高設(shè)備自動(dòng)化控制程度、人才引進(jìn)與培養(yǎng)、減少開停車頻次、以及強(qiáng)化內(nèi)部監(jiān)管理工作等三方面措施為主，降低能源消耗，改善資源利用效果，進(jìn)而為化工企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，提高市場競爭力，為工精餾高效節(jié)能的持續(xù)發(fā)展再創(chuàng)佳績。

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