在化工生产过程中, 对精馏节能技术有着普遍的应用, 但传统的节能技术未能满足能耗降低的要求, 急需新型、高效的节能技术。在传统精馏节能技术的基础上, 本文对精馏节能技术展开了全面的研究, 并提出了几点技术改进的对策, 主要有操作条件的完善、多塔精馏的优化与分离效果的提升等, 新型的精馏节能技术在化工企业得到了全面的推广, 它不仅具有高效的节能作用, 还拥有良好的经济效益, 促进了化工企业的可持续发展。
1 化工精馏节能的原理
化工精馏节能的原理如下:在进料后, 塔底的再沸器将提供热量, 以此实现塔底物料的气化, 此后, 塔板促进了液体物料的传质传热, 再借助轻重组分实现了气化与冷凝, 在此基础上, 促进了分离的实现。在塔顶部分的气体, 借助冷凝器实现了冷凝, 此时塔顶将采取一定的产品, 而其余部分则会返回塔顶。在实际的化工生产过程中, 塔顶冷凝器消耗了蒸汽的热量, 塔底再沸器提供了热量。对于塔顶蒸汽冷凝热的高效利用, 可以实现能耗的降低与生产效率的提高, 进而节能与高效生产的目标也将达成[1]。
当前, 化工精馏节能的流程主要分为三种分别为热偶精馏流程、多效精馏流程与热泵精馏流程等。在科学技术的支持下, 我国化工企业生产根据自身的实际需求, 对节能精馏流程进行了广泛的应用, 同时也促进了其类型的增多, 在此基础上, 保证了化工企业生产的高效性、稳定性与可持续性。
2 化工精馏节能的技术
2.1 操作条件的完善
精馏塔的操作条件主要包括操作压力、操作温度、塔板压降、理论板数、进料位置与塔顶塔底采出量及热负荷等, 其中操作压力是固定的数值, 而其他条件要以实际的需求为依据进行灵活的操作。关于分离值的最佳状态, 它是由灵敏度分析、技术优化与设计规定共同决定的, 在此基础上, 实现了对相关负荷的获取, 进而促进了精馏能耗节约目标的达成。
2.2 换热器的安装
通常情况下, 精馏塔的顶部与底部存在较大的温差, 此时要借助换热装置, 在换热器安装后, 使冷热量二者保持了均衡。同时换热器的增设, 使操作线斜率得到了改变, 此时对于低品位的能源也能够进行利用。
如果精馏塔顶部的温度变化较为明显, 此时可以在塔板间增设冷凝器, 其中的冷源可以为低品位冷剂, 在此基础上, 实现了高品味冷剂使用量的减少, 进而控制了主冷凝器的能耗, 但此方法减弱了塔板的分离能力;如果精馏塔底部的温度变化较为明显, 此时可以在塔板间增设再沸器, 在此基础上, 主塔再沸器的高品味热量消耗得到了控制, 精馏塔中的热能也得到了降低, 同时提高了热效率, 促进了最佳节能效果的实现, 此方法拥有良好的节能效果, 但削弱了下方塔板的分离能力[2]。
例如:在乙烯精馏塔中增设再沸器, 其中提馏段的总热符合提高了30%, 此时的能耗节约达到了17%。
2.3 多塔精馏的优化
关于多塔精馏的优化主要体现在分离序列方面, 通过操作实验可知, 在精馏阶段要对相关的组分进行去除, 主要是由于这些组分极易腐蚀系统或者使其结焦, 此后, 对于后续设备材质的要求有所降低, 同时也提高了操作的稳定性。具体的优化内容如下:
对进料进行划分, 使其成为两股流, 每股的分子数量相同, 对于塔顶、塔底的分馏比例分别为50%;对产品进行回收, 主要的依据为塔顶产品的挥发度, 其顺序为递减;对物系进行分离, 如果各组的分沸点具有较大的差距, 而组分条件为冷冻条件, 此时在系统中的组分数量要保持最小值, 其中最后组分的应为挥发度在1左右的, 同时最后分离的应为较高产品纯度要求的组分。
对于精馏程序而言, 为了实现操作费用的节约可以选用热集成技术, 而非无热集成的技术, 前者可以节省50%的费用, 因此, 搭系热集成技术是重要的, 与单塔相比, 前者的优化效果更加显著, 在分离过程中对能耗的影响相对较少。通过上述技术的运用, 促进了精馏系统节能潜力的挖掘, 因此, 多塔精馏的优化措施得到了广泛的研究。
2.4 多效精馏的运用
多效精馏的运用主要是对原料进行划分, 使其成为相等的多股以此进料, 同时, 对每股进行压力的送入, 此时精馏塔将接受依次递增的压力, 而塔的操作温度则成为递减趋势。在此基础上, 如果塔的压力与温度均相对较高, 此时的塔顶蒸汽则会向较低塔再沸器进行供热, 而供热塔自身也会实现冷凝, 在循环过程下, 再沸器与冷凝器的能耗均会不断减少, 在此系统中, 供热仅提供给第一个高压塔即可, 此时系统便可以保持正常的工作, 而该塔的能耗为1/N。
例如:在三个塔串中, 此时利用的技术为三效精馏, 其能耗与原能耗相比为1:3, 节能的幅度接近了70%, 其节能效果是显著的。
多效精馏技术在运用过程中, 在效数增加的基础上, 蒸汽用量与能耗均会得到减少, 但效数的增多, 使设备的投资费用有所增多, 同时, 受一定因素的影响, 主要源于第一级加热蒸汽压力与最后一级的冷却介质种类, 在此基础上, 操作的难度较大。通常情况下, 单效转为双效的设备, 其节能可达到50%, 双效转为三效的设备, 其节能可达到17%, 三效转为四效, 其节能可达到8%, 根据数据可知, 多效精馏随着效数的增多, 其节能效果在逐渐下降。因此, 在工业生产过程中, 主要采用的为双效精馏, 此时的工艺流程分为三种, 分别为平流、顺流与逆流, 三者划分的依据为加热蒸汽与物流流向[3]。
2.4.1分离效果的提升
根据相关的实验可知, 分离效率直接影响着能耗的降低、节能减排的实现与产品质量的提高, 因此, 要采取必要的措施促进分离效果的提升, 在此基础上, 企业的综合效益才能够得到保障。化工精馏过程中, 要注重分离设备的选择, 主要有新型的填料设备与高效的导向筛板等, 此设备能够促进分离效率的进一步提高, 还能够降低精馏塔的操作回流比, 进而实现了能耗的有效控制。分离效率的提高是化工产品质量提高的可靠保障。
3 化工精馏节能的发展
节能蒸馏塔的发展是必要的, 它满足了节能环保的要求, 在保证产品质量的基础上, 最大限度的减少了能源的损耗。精馏操作流程受诸多因素的影响, 在对其研究过程中, 为了实现能量消耗的降低, 采取了相应的措施, 具体内容有:填料的转换, 由高效、整齐填料取代了普通的材料, 同时对再沸器与冷凝器的传热效果进行了提升, 并且还改进了精馏塔的进料, 在其中增设了再沸器或者冷凝器, 还采用了热泵技术, 最后有效利用了多效精馏技术与特效精馏技术。在节能型精馏流程建立后, 要对相关的工艺进行改进, 并对于示范装置进行研发, 以此促进其工业推广[4]。
化工精馏技术在不断优化与创新, 促进了化工生产效率的提高, 保证了其产品的质量。但对其研究不足, 应用也不够全面, 造成此情况的原因主要有实际生产的经验较少, 对于此技术的相关资料支持不足, 同时还欠缺专业的示范装置, 最后节能精馏的程序较为复杂, 企业对其应用的主动性与积极性不足。为了有效转变此局面, 增加化工企业对节能精馏技术应用的自主性, 减少我国化工生产的能耗, 并保证我国节能减排目标的达成, 要采取以下措施:化工企业要建立了优化的流程系统, 如:模拟分析系统与专家系统等, 以此指导化工企业分馏工作的有序与高效开展;同时, 化工企业要进行积极的联合, 构建工业化示范装置, 促进企业间信息的沟通与交流, 以此推动精馏应用技术的提高。
4 结语
综上所述, 本文主要研究了化工精馏节能技术, 阐述了其原理, 重点分析了其各个技术, 并根据精馏技术发展中存在的问题, 提出了解决的对策, 相信, 化工企业的精馏技术应用将更加高效。
摘要：当前, 能源与环境问题得到了广泛的关注, 主要是由于资源的紧缺情况日益严峻, 节能技术在生活与生产中的重要性日益显著。在此背景下, 节能技术得到了快速的发展。本文主要研究了化工精馏节能技术, 其中重点介绍了其多塔精馏与多效精馏的内容, 精馏节能技术的作用十分凸显, 不仅实现了节能降耗, 还促进了产品质量的提高。
关键词：化工,精馏,节能技术
参考文献
[1] 杨兆娟.乙醇—水精馏节能技术分析[N].青海大学学报 (自然科学版) , 2011, 03:8-11.
[2] 陈建宁.基于遗传算法的多效精馏节能技术研究[D].福州大学, 2014.
[3] 高维平, 杨莹, 张吉波, 刘艳杰.化工精馏高效节能技术开发及应用[N].吉林化工学院学报, 2013, 03:1-5.
[4] 高维平, 杨莹, 刘学线等.化工精馏高效节能技术开发及应用[J].计算机与应用化学, 2012, 12:1531-1536.