节能型精馏优化研究

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1、节能型精馅优化研究吉林化工学院化工于材料工程学院许杰摘要：系统地对节能型精馆流程进行了研究，节能烈精镯主耍有多效裕憎、热泵粽憎、热偶精镉、屮间换热等，并对流程特点进行了简析，精馅还可对塔板及填料物质进行优化以达到节能目的。关键词：多效精憎、热泵精徭、热偶精徭、中间换热、塔板及填料物质的优化1•引言在化工牛产过程屮，分离是非常重耍的一个过程单元，它直接决定了最终产品的质量和收率,工业生产屮占•据着主导地位的分离方法就是精懾，精懈是利用混合物屮各纟R分挥发度的不同，利用能量交换和气液间传质进行分离的单元操作，具冇独特的优势。据估计，化工过程中40%—7

2、0%的能耗用于分离，I佃精徭能耗又占其中的95%。同时，同时精馆在热力学上是低效的耗能过程，有极高的热力学不可逆性。因此，在当今世界能源口益短缺的情况下，对精饰过程的节能研究就显得十分重耍，它的每一个进展都会带來巨人的经济效益和社会效益。现代化工进程对节能工作非常重视，国内外投入大量人力、物力进行节能技术的开发,节能新技术、新工艺、新扌舌施、新方法不断问世。2.多效精馆多效梢僻是将原料分成大致相等的'股进料，分别送入压力依次递增的N个梢谓塔中，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，同时口身也被冷凝，以此类推

3、，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釆用三效精徭技术，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Will于效数增加，加热蒸气用量减少，能耗降低，但效数越多，设备投资费丿IJ增加，且受到笫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n增加17%,三效到四效rl仅增加了8%,可见，多效精饰后儿效所产住的节能效果不断下降，因此工业上一般采用双效精饰，其工

4、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。3.热泵精傳热泵精饰是依据热力学笫二定律，靠补偿或消耗机械功，将塔顶低温蒸气加压升温，作为高温塔釜的加热热源。热泵实质上是一种把冷凝器的热“泵送”到再沸器里的制冷系统。因回收的潜热用于过程木身，乂省去了塔顶冷凝器冷却水和塔釜加热蒸气，热泵系统中压缩消耗的能最，是唯一由系统外提供的，相当于只有再沸器肓接加热消耗能量的20%—40%,故可使精憎的能耗明显减少。节能效果一般山供热系数C0P來衡量，它表示加入IkJ的压缩功可提供给再沸器多少千焦的热量，其值越大，效果越好。热泵精馆以工质的来源可分为

5、两大类:一类是肓接式热泵精镉，以塔屮的物质为工质；另一类是间接式热泵精镉，以额外的循环物料为工质。4.使用中间换热装置对于塔顶塔底温差较大的精僻塔，可通过增设中间换热器的方式來节省或回收热（冷）量。增设的中间换热器改变了操作线斜率，利用了低品位能源：若塔上部的温度分布存在显著变化时，可在精懈段的某塔板间处设置屮间冷凝器，并用低品位冷剂作为冷源，节省主冷凝器高品位冷剂的用量，以减少能耗，但其上方塔板的分离能力有所下降；若塔下方的温度分布存在显著变化，可在提憎段的某塔板问处设置中间再沸器，减少主再沸器高品位热量消耗，由于塔的热能冇效降级，使得热效率捉高

6、，达到最大的节能效果，但其下方塔板分离能力被削弱，如当乙烯精馆塔装宣屮间再沸器的热负荷约为提馆段总热负荷的30%时，所节约的能量相当于整塔能耗的17%左右。2.热耦精馅技术用一个全塔和一个副塔代替两个完整的楮僻塔，从全塔内引出一股液相物流直接作为副塔塔顶的液相凹流，引出一股气相物流直接作为副塔塔底的气相回流，使副塔避免使用冷凝器和再沸器，实现了热蚩的耦合，称为热耦精憾。3.采用新型高效分离技术分离技术是通过塔设备实现的。对常规板式塔或填料进行改造，可降低能耗，提高生产能力。新型塔板冇高效导向筛板、板填复合塔板等。高效筛板具冇以下特点：（1）生产能力

7、大；（2）效率高；（3）压降低；（4）抗堵能力强；（5）结构简单，造价低廉。填料是填料塔最重要的传质内件，其性能主要取决于填料表而的湿润程度和气液两相流体分布的均匀程度。新型高效填料冇金属鲍尔环填料、金属阶梯环填料、金属环矩鞍填料等。英主要优点有：（1）理论塔板数高，通最人，压力降低。（2）低负荷性能好，理论板数随气体负荷的降低而增加，没有低负荷极限。（3）放大效应不明显。（4）适用于减压梢僻，能够满足精密、人型、高真空精饰装迸的要求，为难分离物系、热敏性物系及高纯度产品的精係分离提供了有利的条件。4.加强操作控制管理加强操作管理是最廉价的节能技术

8、，其实质是使过程处丁最佳运行状态，尽可减少不必要的能耗。具体措施有：严格控制产品质量；改进调节控制系统。为防止ma程中操作