精馏过程的节能途径及新型的精馏技术.doc

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1、精馏过程的节能途径及新型的精馏技术[摘要]精馏是化工、石化、医药等过程的重要单元操作，它是一类高能耗的单元过程，其能耗约占化工生产的60%，其节能途径包括多效精馏、热泵精馏、热耦精馏技术、内部热集成蒸馏塔、新型高效分离技术等。多效精馏由N个并列操作的精馏塔构成，再沸器的加热蒸汽可减少到原来单效精馏所需加热蒸汽的1/N左右；热泵精馏能使能耗减少20%左右；热耦精馏比两个常规塔精馏可节省30%左右；内部热集成蒸馏塔节省的能耗可达30～60%这些技术已成功地完成了中试，节能可达到30～60%。[关键词]精馏；节能前言在

2、工业生产中，石油化学工业的能耗所占比例最大，而石油化学工业中能耗最大者为分离操作，其中又以精馏的能耗居首位。精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现为：过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂”。首先，随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分离物料的组分不断增多，分离的产品纯度要求亦不断提高，但人们同时又不希望消耗过多的能量，这就对精馏过程的控制提出了要求。其次，作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。在实际生产中，为了保证产品合格，精馏装置操作往往偏于保

3、守，操作方法以及操作参数设置往往欠合理。另外，由于精馏过程消耗的能量绝大部分并非用于组分分离，而是被冷却水或分离组分带走。因此，精馏过程的节能潜力很大，合理利用精馏过程本身的热能，就能降低整个过程对能量的需求，减少能量的浪费，使节能收效也极为明显。据统计，在美国精馏过程的能耗占全国能耗的3％，如果从中节约10％，每年可节省5亿美元。我国的炼油厂消耗的原油占其炼油量的8％～10％，其中很大一部分消耗于精馏过程。因此，在当今能源紧缺的情况下，对精馏过程的节能研究就显得十分重要。例如，美国巴特尔斯公司在波多黎各某芳烃装

4、置的8个精馏塔上进行节能优化操作，每年可节约310万美元。近年来，研究开发了许多新型的精馏塔系统，文章主要介绍几种精馏塔系统精馏过程是最重要的化工单元过程之一，它又是一类高能耗的单元过程。精馏过程节能研究，在塔的结构形式上近十几年来获得了长足的进步。精馏过程的节能主要有以下几种基本方式：提高塔的分离效率，降低能耗和提高产品回收率；采用多效精馏技术、热泵技术、热耦精馏技术、新塔型和高效填料等。1、改变操作条件和方法1.1选择适宜的回流比回流比越小，则净功耗越小。为此，应在可能条件下减小操作的回流比R。塔径将随回流比

5、的增加而加大。因此，最优回流比反映了设备费用与操作费用之间的最佳权衡。据报道，曾对70个不同的烃类精馏塔统计计算，最优回流比Ropt都在最小回流比的1.11～1.24倍之间，一般在分离物系具有较大的相对挥发度或分离要求不很高的情况下，相反若物系的相对挥发度接近于l或分离要求很高，则采用的Ropt要显著地高于Rmin。在一般情况下，若在Ropt下操作，总费用大部分是加热蒸汽的费用，约占70％，而冷却水的费用只占百分之几。但当塔项冷凝器温度低于大气温度时，即在低温冷凝时，冷冻费用便是主要的了。对于已定的精馏塔和分离物

6、系，回流比和产品纯度密切相关。为了确保得到纯度合格的产品，设计时有一定的回流余量，余量越大，能耗越高。对于回流设置较大的精馏塔，在不降低产品质量等级的条件下，只要降低回流量，即可降低塔底再沸器的能耗。1.2选择适宜的操作压力加压精馏有利于采用廉价加热介质和冷凝介质，如蒸汽和水。一方面，加压精馏可以减少单位产品的能源消耗。加压精馏实质上是提高被分离物系自身的饱和蒸汽压。系统内蒸汽压力升高，被分离物系的温度也相应增高。另一方面，加压精馏可充分利用廉价资源，由于精馏塔内饱和蒸汽压的提高，相应的馏出物的露点也随着增高，这

7、就为使用廉价循环冷却水或低温水作为冷却介质创造了条件，在很大程度上减少了使用冰盐水或更高档次冷却介质的可能性。采用水作为冷却介质可较大限度降低单位产品的投资和操作费用，同时由于减少了冰盐水的使用量，而相应降低了能耗。减压精馏可以使许多高沸点化合物在分离过程中避免使用高价值的加热介质，如热油等。采用蒸汽加热使用方便，价格低，同时由于传热系数大，有利于减少传热面积、节省投资；同时减压精馏可以避免热敏化合物的分解或聚合，减少物料的损失而降低消耗。1.3选择适宜的进料板位置和进料状态若进塔的物料成分与加料板的成分差别较大

8、，则应更换进料位置(一般塔都有几个进料口可供调节)。在保证产品同一质量品质的前提下，进料中重组分增加，可降低进料口位置，减小提馏段可降低塔釜加热热量。如果被分离的物料来源不同，各组分的含量差异较大，可将各种物料混合后进行单塔处理或一塔多股进料。实际证实多股进料完成相同的分离任务，能耗较低。这是因为混合过程是增熵的过程，各组分不同的几股进料的混合，增加了过程的不可逆性，必然