化工精餾節能技術探討

文/胡俊

在化工生產中經常會用到精餾節能技術，但傳統技術尚不能完全滿足高效節能的要求。新型的精餾節能技術以傳統技術為基礎，作出了技術改進，使操作條件更加完善，效果得到優化與提升，并獲得推廣，這對提高經濟效益，促進化工企業發展起到了推動作用。筆者就此進行研究與探討，以期為大家提供參考。現報道如下。

一、化工精餾節能技術的原理

普通精餾進料，塔底處藉由再沸器提供反應所需熱量，塔底處物料將被氣化。之后塔板對液態物料進行傳質傳熱，借輕重組分之別完成氣化與冷凝的整個過程，最終實現了分離。之后，塔頂處氣體部分經冷凝器完成冷凝，當塔頂部分產品被采取完，其余的部分會再次返回塔頂。化工生產的實際過程當中，這種塔頂冷凝器將蒸汽的熱量消耗掉，塔底部的再沸器提供熱量的過程，使得塔頂處蒸汽的冷凝熱利用具有高效性，最終可以實現降低能耗，同時提高生產效率的目的[1]。

通常來講，化工的精餾節能包括三類流程，及熱偶精餾、多效精餾以及熱泵精餾。在現代科技加持下，我國化工企業根據自己的實際需要，將節能精餾廣泛應用與生產，并不斷衍生出新的節能技術，以此為基礎，為企業生產高效、穩定、可持續進行提供了保證。

二、影響化工精餾的因素有哪些

(一)壓力

精餾塔的設計以及精餾的整個過程都會處在一定的塔壓下進行，因此保證塔壓穩定對整個精餾最終效果有著較大的影響。壓力不穩通常會造成一下幾方面影響：(1)塔壓的激增，會導致液相物質揮發度急劇降低，蒸餾分離就可能無法實現，氣相重度也隨之增加，這就會使得蒸餾的效率也隨之下降；(2)塔壓增大，會導致氣相組分的濃度增加，重量比變大，這會直接導致已經揮發的氣相又再次變回液相，并混入原液相物質當中，亦難以實現分離效果。

(二)進料量與加料速度

進料量的掌控對蒸餾效果有著直接影響。進料量如果過大就會超出冷凝器與再沸器的工作負荷，導致整塔溫度失衡，以致氣液物質交換失衡，蒸氣揮發過快，本該液化的氣相物質在液化前就已被排出，最終難以獲得滿意的蒸餾效果。而加料速度方面，氣液混合加料速度過快的話，精餾的蒸汽量與提餾的回流量都會突然增加，出現冷凝劑與加熱量不夠，導致液壓成分重度過大，最終產出的精餾產品是不合格的。

(三)進料溫度

進料溫度的控制是蒸餾過程中的重要一環，直接關系到最終的蒸餾效果。通常，若進料溫度較低，塔頂冷凝器的冷負荷也會隨之降低，并會增加塔底處的再沸器的熱負荷；而進料溫度較高，會導致整個精餾塔工作溫度上升，對氣液平衡變換造成破壞，降低最終產品的質量。

三、精餾節能技術的改進

(一)完善操作條件

精餾塔操作條件包括了壓力、溫度、塔板壓降、板數以及進料位置和塔頂塔底采出量與熱負荷等[2]。壓力為固定值，其他則需隨實際需要靈活變動。如靈敏度、技術以及設計3點綜合考量才可決定分離值的最佳狀態，并以此為基礎，獲取相關的負荷值，才能實現精餾節能降耗的目標。

(二)設備減耗

精餾塔工作中，其頂部與底部存在較大溫差，為確保其冷熱量均衡，應安裝換熱裝置。換熱器的存在改變了操作線斜率，也降低了能源的品位要求，增加了能源利用率。

精餾塔頂部如果存在較為明顯的溫度變化，可考慮在塔板間增加冷凝設備，且可選用品位較低的冷劑作為冷源，這樣就可以減少主冷凝器中高品位冷劑的使用，進而控制其能耗。同理，當塔底溫度變化存在較大差異時，亦可在塔底塔板間加設再沸裝置，亦可有效降低主再沸器的熱量消耗，提高熱效率。如上兩步就可以起到節能的效果。但也應注意，設備減耗的操作會使塔板分離能力有所減弱，如何取舍要根據實際情況來判斷[3]。

(三)優化操作流程

1.提升分離率，降低頂與底之間壓差與溫差：采用高效規整的填料(波紋板、絲網填料等)代替普通填料可做到有效節能，其具有顯著提高產能，在同高度下增加理論板數使回流比下降等優點。且如果使用了規整填料，可以降低再沸器所使用的熱源的品位，減少塔釜內的熱敏性物質的聚合，從而提高了產品的質量。

2.改善熱利用率：改善精餾塔熱利用率的方法有很多，其中增強傳熱面積可選擇以多孔向變化傳熱面積與擴散傳熱面積兩手手段，前者又包括微孔沸騰表面與特殊處理的冷凝表面；后者則包括翅片管及槽溝擴大傳熱面積，這些手段都可以較為有效的提升傳熱系數。另外，若塔釜液為無用廢液，也可將其轉變為潛熱加以利用。

3.其他：調整進料的狀態可以獲得較好的節能效果，比如將料液的溫度提高，使液料氣化或一部分氣化，此類方法操作簡便且容易控制，成本也較低，值得考慮[4]。另外，選擇合適的進料口位置，將不同組分物料混合后進行單塔或一塔多股進料，都可起到降低能耗的作用。

綜上所述，化工精餾節能技術的應用在不降低產品質量的前提之下，最大程度的降低了能源消耗，亦滿足了節能環保的企業要求。現階段，由于資料與經驗不足等因素，在化工精餾節能方面我們還存在許多薄弱點，但相信伴隨技術的優化與創新，這一局面可以得到扭轉，以進一步推動企業的良性發展。

[1]胡玥.化工精餾節能技術探討[J].科技與企業，2013(15)：244.

[2]王夢華.精餾過程節能技術探討[J].齊魯石油化工，2003，31(4)：324-326.

[3]楊林.對化工精餾高效節能技術開發與應用探討[J].中國石油和化工標準與質量，2016，36(7)：124-125.

[4]高維平，楊瑩，劉學線，等.化工精餾高效節能技術開發及應用[J].計算機與應用化學，2012(12)：1531-1536.