精馏塔设备设计以及节能的研究情况

2017-03-05岳婷青海大学青海西宁810016

化工管理 2017年5期

关键词：设备设计精馏塔进料

岳婷(青海大学，青海西宁 810016)

精馏塔设备设计以及节能的研究情况

岳婷(青海大学，青海西宁 810016)

在各种化工过程中，精馏过程是最为耗能的一个过程，常见的精馏塔设备是常规型、反应型、分隔壁型几种类型，本文对精馏塔设备的设计以及技能研究情况进行分析与总结。

精馏塔;设计;技能

在对石油进行加工时，精馏塔属于重要的一个分离单元，而在整个化工行业中，石油化工行业能耗最大，精馏过程具有较高的能耗，具有较低的热力学效率。因此，化工领域中一直对精馏塔设备的节能设计进行研究，精馏塔合理设计一直是化工设计中的一个重要环节。随着信息技术的发展与广泛应用，手工对精馏塔设备进行计算与设计逐渐被计算机辅助设计取代，计算机数值法的应用，在很大程度上提升了精馏塔设备设计的节能性。

1 精馏原理及精馏塔设备设计分析

1.1 精馏原理概述

混合物中的不同成分在挥发时会有差异，精馏就是应用了这一原理，通过气相、液相回流，使气体、液体之间逆向多解，进而使相对比较容易挥发的成分从液相中逐渐向气相方向移动，相对不容易挥发的成分向相反的方向进行移动，以对混合物进行分离处理，这一个过程即精馏过程[1]。在进行精馏的过程中，传质与传热的完成是同步的，原料进入精馏塔中后，塔的上半部分是精馏段，没有进料时，塔的下半部分是提馏段。

1.2 关于精馏塔的设计

1.2.1 关于塔板的设计

近些年来，精馏塔设计越来越完善，对塔板进行设计时，大量试验结果表明，相较于传统的塔板，组合导向浮阀效率明显较高，在很大程度上促进了生产效率的提升。通过对塔板上区域流动的状态进行分析，塔板的导向推液作用被发现，进一步促进了传质效率的提升。FGC-vT属于一种较为新颖的塔板，将其应用在精馏过程中，不但可促进塔效率的提升，而且能够使塔操作弹性增加，进而实现减少能耗的效果。

1.2.2 关于填料的相关设计

早期，精馏塔中的填料主要为竹片、石块，当前，科学技术得到了较为快速的发展，对于精馏塔填料的研究不断深入，陶瓷拉西环成为新的精馏塔填料。由于具备小压降、大通量等优点，填料塔在行业中的应用范围日渐广泛。对精馏塔进行设计时，精馏塔内件以网孔波纹填料充当，在同样工艺的基础上，不但会促进精馏塔负荷的提升，而且能够实现高效、节能的双赢。

1.2.3 其他方面的设计

对精馏塔进行设计时，还可对混合塔板、进料的位置等进行改造，例如，在优化设计时，对多个进料口进行设计，以便于具体施工中可以以具体进料、进料性质等为依据，对相应的进料口进行选择。这样，能够使精馏过程中的成分波动得到避免，从而保证精馏的效果，使精馏产量提升。另外，如果某一瘤段有负荷较大的区域存在，实施分组分离时，可以对混合塔板进行应用，以实现高效、低能耗的精馏。

2 对精馏塔设备节能性进行提升的工艺

对精馏塔的设计进行节能优化一直是一项受到人们广泛关注的话题，因此，研究者们不断提出对精馏塔能耗进行降低的设计方法，其中，较为常用的主要有下面几种。

2.1 分壁精馏的工艺

近几年，分壁精馏才逐渐得到发展，属于新型精馏设备的一种，具有较高的测线产品纯度，且设备较为简单，对于设备的投资不多，经济效益理想。有研究者对分离裂解汽油三塔的流程与分壁精馏进行对比分析，发现，后者不但对设备的投资少，而且能够促进能源应用效率的提升，在进行运行的过程中，设备的热损失比较少，可使工作效率提升。另外，分壁精馏还能够使加热剂、冷却剂的应用量减少，相关统计结果表明，相较于分离裂解汽油三塔，分壁精馏的能源应用量又30%的降低。同时，在对分壁精馏塔进行应用时，如果能够对空分系统进行合理的应用，则相较于传统空分流程，分壁精馏热力学方面的能量应用率可得到约5%的提升。

2.2 热集成工艺

热集成是通过塔顶气相潜热来预热精馏料的一种工艺，此种工艺对气相进行冷凝时无需应用冷却剂，且经过预热的材料进行分离时难度较低，加热剂的应用量减少。有研究者将基于热集成的变压精馏及传统的变压精馏进行比较，发现在进行精馏的过程中，前者能源应用量有35%的减少[2]。另有研究者应用苯-甲苯物系对集成精馏塔进行研究，并将其跟传统方法比较，发现，通过内部集成可使能源应用量得到35%至58%的降低。另外，精馏过程中有正压精馏、常压精馏、负压精馏存在，如果在具体操作中应用加压精馏塔的顶气相对常压、负压精馏实施加热，则可实现节能效果。