精馏技术研究进展与工业应用

2017-03-04司稳琴甘肃能源化工职业学院甘肃兰州730000

化工管理 2017年3期

司稳琴（甘肃能源化工职业学院，甘肃兰州 730000）

精馏技术研究进展与工业应用

司稳琴（甘肃能源化工职业学院，甘肃兰州 730000）

精馏技术属于现代化学工业中应用最为广泛的关键共性技术，因此在石油化工、环境保护等多种领域引起了足够重视。精馏技术体现出应用广泛、技术成熟的特点，这些都是相比于其他技术独到的优势，但是仍旧存在着设备投资大，分离能耗高等棘手的问题，所以需要有针对性的开发新型高效精馏技术，并在使用的过程中体现社会意义和经济价值。本文将着重分析精馏技术的研究进展和工业应用的过程，结合精馏塔的种类、传质性能等方面，明确应用精馏技术的现实意义。

精馏技术；研究进展；工业应用

化学工业是当今国民经济发展的支柱型产业，分离技术是化工生产过程中保证对原料进行净化、对相关产品进行提纯、对产生的废物进行处理的支撑。伴随着科学技术的发展，化学工程中的分离技术呈现出多元化的发展趋势，精馏就是其中应用最广泛、技术最成熟的分离方式之一，在化工工业生产中扮演着重要角色。国家的精馏技术在研究和应用的过程中取得了极大进步，精馏塔在此技术发展的进程中，也体现出举足轻重的作用。

1 精馏塔的种类

精馏技术的应用离不开精馏塔的存在，精馏塔按照内部的构件可以分为板式塔和填料塔。在二十世纪七十年代以前，板式塔的研究与应用还处于遥遥领先的地位。当进入七十年代之后，填料塔便在板式塔研究的基础上应运而生，并且取得了极大进展，将填料塔和板式塔进行对比，体现出压降低、效率高、处理量大等优势。

1.1 板式塔

在1813年，专家第一次提出了泡罩塔板，并且具有了两百多年的历史。板式塔具备的结构相对简单，同时在造价方面也较低，很适合用于加压与多侧线采出的工艺过程，板式塔中包含着泡罩塔板和筛孔塔板等多种类型。

1.2 填料塔

散堆填料和规整填料两种类型是最重要的。散堆填料的外型结构呈现出颗粒状，规整填料的外型结构则呈现出规则的几何图形，并且是堆砌整齐的填料。

2 计算流体力学在精馏研究中的应用

二十世纪八十年代，专家学者开始尝试计算流体力学在精馏研究中的应用，密切观察精馏塔中的流体流动情况，目前，计算流体力学逐渐成为了研究精馏塔内部气体与液体相互流动和传质的主要工具。

2.1 计算流体力学在塔板研究中的应用

研究人员使用流体力学计算的方式对塔板上的气体与液体间的流动情况和传质进行细致研究，在此过程中提出了众多的计算模型，比如混合流动模型、两相流动模型等。通过相关的专家研究，总结出当前流体力学计算模型存在的缺陷，就是无法准确的阐述湍流状态下气体和液体的相互作用。

2.2 计算流体力学在填料研究中的应用

在填料表面分布的液体通常会对填料的传质效率产生极大影响。专家学者通过相关的研究并采用计算流体力学技术对填料的表面气体与液体相互间的流动状态及传质性能进行了深入的分析。

3 塔器大型化的发展趋势

3.1 塔器大型化

随着大型石油化工项目的发展，精馏塔大型化进程也逐渐加快。精馏过程大型化就是现代化工业发展的重要趋势，在使用的过程中可以起到降低能耗、提升设备使用效率、减少废物排放等作用。精馏过程大型化的发展面临着系列的科学和工程问题。在分离的问题上，塔器的大型化能够让液气两相的接触方式发生改变，从而对塔内的热量和质量传递的过程产生影响，实现降低分离效率的目的。

3.2 数字化设计技术的发展

在工程实践的过程中，计算机软硬件的发展被广泛的应用于这个过程，计算流体力学的理论也逐步在完善，所以数字化设计技术成为了新的发展趋势。数字化设计技术逐渐成为指导着大型塔内部结构的设计和系列问题的诊断并逐渐优化的主要工具，呈现出集成化系统的发展趋势。

4 精馏技术的工业应用

在二十一世纪发展的进程中，化学工业是当今国民经济发展的支柱型产业，精馏技术在此行业领域的应用占有着举足轻重的地位，其在发展与进步的过程中产生了巨大的经济效益和社会价值。通过长期不懈的研究与实验分析，人们对精馏技术逐渐拥有了更加深刻的认识，其中的流体力学、气液传质和过程中的强化等都具备了更加完善科学的理论模型，并且已经成功的适用于工业中的大型精馏装置中。

4.1 精馏过程的节能技术

精馏过程中节能技术的应用主要是针对回流比、操作的压力等具体参数做出优化。对回流比进行适当的优化，能够有效地降低或提升能耗。降低精馏塔中的操作压力，能够适当的减小系统中的有效能损耗，由此达到节能的最终目的。相比来说，轻烃和气分等工艺流程可以有针对性的进行加压精馏的操作，从而达到提升塔顶温度的效果，这个过程省去了冷冻介质，实现了节能的目标。对进料的位置进行优先选择，能够及时降低塔内的气液反混程度，这样有效的降低了分离的难度，以此实现节能。

4.2 精馏过程的强化技术

精馏过程中的强化技术是提升效率、降低能耗并减少废气排放的重要手段，这是当今社会化学工业发展的重要方向。化工过程中的强化主要包含着生产设备的强化过程和生产流程的强化过程。对生产设备进行适当的强化包含着开发新型的高效传质元件，同时开发出紧凑的传热元件与新式的微反应器等多种技术手段；生产过程中的强化包含着反应及分离耦合等技术方法。