化工精馏高效节能技术开发及应用

柳江峰,李强,张丽婷

摘要：我国虽然能源储备量巨大，但是由于较高的人口基数导致供需矛盾不断激化，因此在生产过程中需要保证环保节能，保证能源的利用率提升生产效率，化工精馏主要适用于化工行业的提纯流程，在化工精馏过程中存在很多与节能降耗相违背的现象，为了保证化工精馏的效率，降低化工精馏的能源消耗，需要积极对化工精馏高效节能技术进行开发，并分析其应用方向和应用空间。

关键词：化工精馏；节能技术；开发；应用

1化工精馏的流程分析

化工精馏简而言之就是提纯分离的过程，在化工生产过程中，由于不同物质的性质不同，需要对物料需求的特征进行提取，进而满足生产需求，可以说高效节能精馏是精馏作业的创新和优化。

传统的精馏作业与高效节能精馏存在本质的区别，首先在设备上传统精馏需要借助精馏塔完成作业，主要的作业原理是热能进行蒸汽加热随后达到液体的沸点导致液体发生物理气化反应，进而实现分离提纯，随后剩余的成分则需要冷凝水进行冷却回收，整体作业过程能源消耗较大且限制性较强，在精馏效率方面也不尽人意，因此需要结合现代化技术来进行优化，高效节能精馏技术采用冷凝热的方式将热能集成进而降低精馏过程中的能源消耗，整个精馏过程通过分析液体性质和沸点来对特定成分有效分离，在节能降耗方面有着优质的表现。

2化工精馏高效节能技术开发及应用

2.1夹点技术

夹点技术(PinchTechnology)于1978年由英国的BodoLinnhoff首次提出，现已发展成为一种过程工业的能量集成技术，是石化行业的一个重要节能手段。我国学者娄强昆于80年代将夹点分析引入精馏系统，并给出了过程热集成的方法和应用范围。

所谓的夹点，即：将过程中的冷、热物流分别组合起来构造成冷、热物流的能流总组合曲线，两曲线纵坐标最靠近的位置称之为夹点。夹点的确定方法主要有T-H图法和问题表格法。热物流与冷物流的夹点温度的差ΔTmin为该体系允许的最小传热温差，并且ΔTmin决定了系统的最大热回收量。夹点将过程分为了冷端和热端，根据其能量特点，应用夹点技术设计或改造换热网络时需要遵循三个规则：夹点以上不应设置任何公用工程冷却器；夹点以下不应设置任何公用工程加热器；不应有跨越夹点的传热。

夹点分析目前已经广泛地应用于过程热回收系统的设计和优化，比如：用水网络优化设计、CO2捕集工艺等等。在炼油、化工精馏领域应用夹点技术设计和改造的项目非常多，并且取得了不错的效果。在设计甲醇五塔精馏流程时结合夹点分析，通过在常压精馏塔设置中间再沸器回收了双效精馏体系过程的低温余热，减少了低压蒸汽的用量，降低能耗；尚建龙等人应用夹点技术，消除了过程中违背夹点规则的换热，并对焦化装置的分馏塔与吸收稳定系统的换热网络做了进一步的优化改造，最终使得年能耗降低11.89×104GJ，年增经济效益457.7万元。

2.2分级换热技术

分级换热技术就是对传统的精馏装置进行改装，在精馏塔内部进行换热器安装，进而来提升热能的利用率和冷凝效率，可以更充分的将精馏塔进行性能提升，同时有效防止精馏塔受热不均匀导致分离作业质量较低的现象，如果精馏塔内部温差较大则无法实现材料分离的目的，因此采用分级换热来对热能进行均匀疏导并保证精馏塔内部温度相对均衡，可以有效控制温度变化，且整体改装方式较为简单成本较低，为了提升冷凝效率，降低能源消耗可以结合再沸器和冷凝剂同时使用，既可以提升热能转换的效率保证温度的长效性，也能在静压差的作用下对蒸发掉的液位进行持续回补，整体表现优质。

2.3多效节能技术

多效节能技术涉及技术层面较为广泛且设备成本相对较高，技术要求和操作难度相对较大，是目前相对较为少见的精馏技术，需要对温度和压力以及其他相关技术的参数进行分析控制才能保证精馏的效率和质量，但是可以有效回收精馏塔内部热能且排放量较少，是未来发展的方向之一，需要借助再沸器来提供热能并保持热能持续供应，随后通过高锰酸钾溶液进行冷凝作业，通过温度压力之间传热原理来控制热量的传递，进而降低热传导过程中的能量损耗，目前考虑到企业的经济效益，在使用多效节能技术时往往选择对精馏塔数量进行增加以降低成本，但是导致精馏效果下降，因此需要针对性进行优化。

2.4隔板塔

隔板塔即在传统精馏塔内部沿其轴向上焊接(或非焊接)一块隔板，将一个精馏塔分成两部分，隔板的上、下部分为公用精馏段和提馏段。因其特殊结构，隔板塔在使用上可以等效于两个精馏塔，因而节省了一个精馏塔和冷凝器、再沸器等附属设备，适用于三元或多元体系的分离。这样一来，既较大程度地减少了中间组分的返混，又可以在一个塔内实现“完全热耦合”，相当于实现Petlyuk塔的实际方法。不仅减少了设备投资，还减小了过程功耗，提高了能量利用率。

目前隔板塔技术的研究与应用已不仅限隔板位于塔中部的类型，并且相应地该技术已推广至共沸精馏、萃取精馏和反应精馏体系，其节能优势在分离烃类、醇类、醛类、羧酸、酯类等石化领域，都得到了充分的发挥。

2.5精馏塔热集成技术

精馏塔热集成技术是现阶段最常用的精馏技术，能有效控制能耗，具有较高的经济效益。精馏塔热集成技术主要针对单个精馏塔。在内部分子数基本相似的前提下，可以更换物料位置，设计内部物料比例，结合实际蒸馏情况收集物料，分析不同物料的沸点，确保蒸馏操作的科学性，引导蒸馏操作过程中的热量，收集未充分利用的热量，有效改造和设计单个精馏塔，实现不同物料的差分分离和分类回收。整体能源需求低，基本没有蒸馏温差，整体蒸馏效果较高。

2.6加强人才建设，拓展高效节能精馏技术应用空间

首先，我们需要对高效节能蒸馏技术有一定的了解，明确其使用空间和发展方向，然后进行有针对性的人才队伍建设，确保人才结构的科学性。结合现代信息技术，构建蒸馏节能模型，分析各个环节，调整创新各个环节和设备组件，多角度实现节能减排，相关部门积极组织认知学习和专业技能培训，确保人才队伍的先进性，并邀请一线员工和相关领域的专家进行沟通，实现科学设计，确保蒸馏技术达到预期效果。

2.7能源设备分析

现阶段，我国正在积极开展新能源研发，各领域正在逐步进入新能源时代，同时化学蒸馏也在不断创新，不断优化新能源领域的能源结构。例如，我们可以利用可再生能源转换动能或直接利用热能，如热源地泵或太阳能和风能，同时，蒸馏过程中产生的蒸汽可以通过蒸汽机和电机转化为电能，从而优化和改变整体能源结构。整个设计过程需要确保先进性，积极前瞻科技发展和社会发展，以提高能源设备的利用率。然而，R&amp；整个能源设备的D工艺相对较长，在生产和推广之前需要进行大量的实验。

结论

综上所述，高效节能精馏技术现阶段主要有分级换热技术、精馏塔热集成技术、多效节能技术三种，具体选择需要结合自身实际需求科学选择，目前高效节能精馏技术尚有较大的发展空间，因此需要从人才结构、技术设备、技术创新多方面进行发掘，充分发挥高效节能精馏技术的经济价值和生态价值。

参考文献：

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