一种新型高效节能双效精馏流程的开发与研究.pdf

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1、研究与应用化Co工nt品警琶罴篡：，c：二：鼻黧：一种新型高效节能双效精馏流程的开发与研究李瑞端，高维平(吉林化工学院化工与材料工程学院，吉林吉林132022)摘要：由于常见的平流双效精馏、顺流双效精馏、逆流双效精馏在进料温度小于泡点温度时，节能效果显著，在进料温度高于泡点温度时，节能效果不是很理想。因此针对泡点以上气体进料，在双效精馏基础上进行改进，开发了新型节能流程——气相进浓缩塔双效精馏流程，包括三种不同流程，以乙醇一水为实验物系，通过模拟计算，考察进料组成和进料温度对其节能率的影响。验证结果表明，其节

2、能率最高达54％，最低也在15％以上，已满足了工业节能的需要。关键词：节能；精馏；进料组成；进料温度中图分类号：TQ028．1+3文献标识码：A文章编号：1000-3932(2010)01-0070-031引言我国《国民经济和社会发展十一五规划纲要(草案)》提出了未来五年经济社会发展的主要目标，其中之一就是显著提高资源利用效率。要节约能源，实现结构节能、技术节能、管理节能，突出抓好钢铁、有色、煤炭、电力、化工及建材等耗能大户行业的节能工作。由此可见开展化工节能技术研究符合国家大政方针，是国民经济和社会发展的迫

3、切需要。据有关资料统计，石油化工能耗占全国工业总能耗的15％左右，所以要完成《纲要》所提出的节能减排目标，做好石油化工装置的节能降耗意义重大。石油化工装置有两个基本的主要过程：一是反应过程；二是分离过程，通常分离过程的能耗要占装置总能耗的80％左右。在分离过程中最常用且有效的方法是精馏，精馏过程是以热能的消耗换取石油化工产品的分离提纯，由于过程的不可逆性很大，但热力学效率很低，因此能耗很高。精馏过程的能耗要占整个石油化工装置总能耗的60％左右，因此要降低石油化工装置的能耗，关键是要做好精馏过程的节能一1。目前

4、已研究、开发的精馏节能的工艺流程及方法主要有：优化操作条件，改变塔内件、更换高效填料，增设中间加热、冷凝装置以及热集成。其中，理论研究较多，且工艺相对较成熟的节能精馏流程主要有：热泵精馏、热偶精馏、双效精馏。而双效精馏中工艺较成熟的是平流、逆流、顺流双效精馏，这三种流程在进料温度小于泡点温度时，节能效果显著，但在进料温度高于泡点温度时，节能效果不是很理想口“3。因此，针对泡点以上温度进料情况，我们已开发了新型节能流程——气体进料作再沸器热源双效精馏流程，以乙醇一水为实验物系，通过模拟计算，验证了其工业应用性”

5、1。现在又研究开发了以气相进浓缩塔双效精馏流程，以乙醇一水为实验物系，通过模拟计算，考察进料组成和进料温度对其节能率的影响。2使用气相进浓缩塔双效精馏流程简述使用气相进浓缩塔双效精馏是从高压塔进料，不同的是该流程从高压塔塔釜进料，由于是气相进料，进料物流的热量正好可以代替再沸器这一热源为塔釜提供精馏过程所需要的热量。低压塔和高压塔的塔顶均有轻组分采出，而重组分只在低压塔塔釜采出。主要研究三种不同的气相进浓缩塔双效精馏流程，其流程示意图及简述如下：(1)使用气相进浓缩塔双效精馏流程A(图1)。Dl乱，心F强1)

6、2w2I图l使用气相进浓缩塔双效精馏流程A原料从高压塔塔底进入，其塔底采出作为原料进入低压塔，通过热集成使高压塔顶蒸汽作为热源与低压塔塔釜进行换热，达到热能综合利用的目的。两塔塔顶均有采出，而塔底只有高压塔有产品采出。(2)使用气相进浓缩塔双效精馏流程B(图2)。与流程A一样都是从高压塔塔釜进料，高压塔塔釜采出作为低压塔进料，不同的是高压塔塔顶蒸汽一部分用来加热低压塔塔底液，另一部分作为低收稿日期：2009-09．15(修改稿)基金项目：国家自然科学基金资助项目(20776059)第1期李瑞端等．一种新型高效

7、节能双效精馏流程的开发与研究·71·压塔的进料，从低压塔塔顶加入，产品只从低压塔塔顶、塔釜采出，高压塔没有产品采出。图2使用气相进浓缩塔双效精馏流程B(3)使用气相进浓缩塔双效精馏流程C(图3)。私DI1r叫PI．j冬吓盟I)2w2l图3使用气相进浓缩塔双效精馏流程c原料从高压塔塔釜加入，高压塔塔顶蒸汽与低压塔塔釜液换热，换热后一部分作为低压塔进料而另一部分作为回流返回高压塔，高压塔塔底采出也作为低压塔进料，低压塔塔顶塔底均有产品采出。3流程模拟本文采用乙醇一水物系对使用气相进浓缩塔双效精馏进行模拟，模拟软件

8、为PROII，模拟条件为：①液相为非理想物系；②气相为理想气体；③用NRTL方程计算汽一液相平衡数据(特别说明的除外)；④进料量为100kmol／h；⑤分离指标为塔顶产品轻组份含量为o．8(摩尔分率，下同)，塔底产品轻组份含量为0．1；⑥忽略热损失。本文主要研究三种使用气相进浓缩塔双效精馏流程与单塔比较，其节能情况及进料组成和进料温度对节能率的影响。因此，需模拟出单塔和各双效精馏的能耗，再计算出节能