化工精馏节能技术

【摘 要】如今环境问题逐渐显露,环境与能源的保护越来越得到社会的重视.尤其是化工行业的资源节约更是在国际中都得到重视.也因此节能的技术、工艺等节能措施等都得到了新的发展.本文便针对其中的化工精馏节能问题进行讨论.

【关 键 词】化工节能；精馏技术

随着化工技术的迅猛发展,化工技术的进步在化工生产过程中,分离是在这一个过程中显得尤为重要,我们在这一个过程中最终能够确定下来产品的质量和收率.精馏是指利用回流方法使液体混合物进行高纯度分离的操作,其利用自身独特的优势在工业生产过程中得到了广泛的应用.我们在这一方面探讨了各种数据,最后得出的结论就是精馏分离操作所消耗的能源就占用了化工分离中的95%.当然通过我们的研究发现出来的结论是,在热力学中精馏是低效的耗能过程,有极高的热力学不可逆性.但是在如今世界能源日益紧缺的背景下,精馏过程中的节能操作势在必行.有效的精馏节能不仅能够带来巨大的社会经济效益,还有助于可持续性资源的发展.在现代化工行业中国内外都投入了大量的人力、物力加强其节能技术的发展,下面将展开讨论精馏的节能技术.

一、加强精馏节能技术的措施

1.完善操作条件

在本文中将通过对精馏过程的软件模拟来进行对其操作条件的研分析.精馏塔的主要操作条件包括操作压力、操作温度、塔板压降,进料位置及温度、理论板数、回流比以及回流温度、塔顶塔底采出量、关键组分的清晰分割程度,塔顶塔底热负荷等等,除塔的操作压力通常是给定的（在设计双效流程除外）,至于其它条件均可以根据实际作为变量进行操作,至于最佳分离值则可以通过对灵敏度的分析、设计规定或优化技术来确定,以获得最小的冷凝负荷和再沸器热负荷,从而达到精馏能耗节约的目的.

2.利用中间换热装置节能

有些精馏塔的顶部与底部温差较大,对于此类精馏塔便可增加中间换热器来事冷热量达到均衡的状态.增设的中间换热器能够改变操作线斜率,并利用低品位能源：若是精馏塔上部的温度变化明显,则可在精馏段的某塔板间处设置中间冷凝器,并用低品位冷剂作为冷源,以此节省主冷凝器高品位冷剂的用量,从而降低能耗,但是此种方法会使精馏塔上方塔板的分离能力减弱；若是精馏塔下方的温度分布变化大,可在提馏段的某塔板问处设置中间再沸器,减少主塔再沸器高品位热量的消耗,精馏塔的热能降低,热效率提高,能够达到最佳的节能效果.此种方法虽然节能效果良好,但是同时也存在下方塔板分离能力被削弱的问题,如当乙烯精馏塔装置中间再沸器的热负荷约为提馏段总热负荷的30%时,所节约的能量相当于整塔能耗的17%左右.

3.多塔精馏分离序列的优化

通过操作实践可以得出结论,就是在精馏过程中应首先除去容易造成系统腐蚀或结焦的组分,以便降低后续设备的材质要求或稳定操作；首先应当把进料分成分子数接近的两股流,按塔顶与塔底各占50%的分馏比例安排；根据塔顶产品的挥发度依次递减的顺序逐个回收；对于各组分沸点相差很大的物系,若有组分要在冷冻条件下进行分离,应使进入冷冻系统或冷冻等级更高系统的组分数尽量减少；应把关键组分的相对挥发度最接近于1的组分放在最后；对产品纯度要求高的组分应放在最后分离.简单精馏流程采用热集成技术比无热集成的可节约操作费用50%,可见塔系热集成技术对于分离过程能耗的影响往往比单个塔的优化更显著,这是挖掘精馏系统节能潜力极大的一种措施,因而成为节能研究者的热点对象.

4.多效精馏

多效精馏是将原料分成大致相等的N股进料,分别送入压力依次递增的N个精馏塔中,N个塔的操作温度也依次递增.压力和温度较高塔的塔顶蒸汽向较低塔的塔釜再沸器供热,同时自身也被冷凝,以此类推,这样就节省了低压塔再沸器的能耗和高压塔冷凝器的水耗.在这个系统中,只需向第一个最高压力塔供热,系统即可进行工作,所需能量约为单塔能耗的1/N,如将三个塔串在一起采用三效精馏技术,其能耗仅用原来的1/3,节能幅度达到67%,节能效果非常明显.多效精馏由于效数增加,加热蒸气用量减少,能耗降低,但效数越多,设备投资费用增加,且受到第一级加热蒸气压力及末级冷却介质种类的限制,操作愈发困难,一般由单效改为双效可节能50%,双效到三效η增加17%,三效到四效η仅增加了8%,可见,多效精馏后几效所产生的节能效果不断下降,因此工业上一般采用双效精馏,其工艺流程按加热蒸气和物料的流向不同,分为平流、顺流和逆流三种.

5.提高分离效率

在我们的实验中我们发现这样的结论,随着分离效率的提高,能够起到降低能耗、减排、提高产品质量等优点,从而提高企业的效益.化工精馏的同时,选用高效导向筛板及新型的填料等分离设备,不仅能够提高分离效率,使精馏塔的操作回流比降低,还能够因为精馏塔的还能与回流比呈线性关系,从而成比例地降低的能量消耗.使化工产品质量提高的办法之一及时提供啊分离效率.

二、结语

依据以上的研究我们可以得出主要的结论,优化节能蒸馏塔,主要是是为了达到产品质量能够满足指标的同时,将能耗降到最低.然而,精馏操作过程受众多因素的影响,研究时,提出了一系列的方法以减少能量消耗,包括：选用高效规整填料取代普通填料方式,以提高再沸器或冷凝器传热效果,将精馏塔的进料的状态机位置进行修改,增加了一个中间再沸器或冷凝器,热泵技术的应用,采用多效精馏和特殊蒸馏技术,改变多塔精馏工艺过程减少回流比,改变塔的压力的操作.