化工精馏高效节能技术开发及应用

刘慧平

摘 要：化工精馏技术是化工过程中的关键技术，改善化工精馏技术能够达到显著的节能减排的效果，实现更好的社会效应和经济效益。本文从化工精馏的原理出发，通过与传统蒸馏方式的比较，说明了化工精馏高效节能技术开发和利用的优点和好处，并论述化工精馏高效节能技术的应用前景，提出一些建议，希望能够起到参考作用。

关键词：化工 精馏技术；高效节能；开发；应用

一、前言

我国的社会发展带动着工业现代化的发展，在现代化工企业生产过程中，对能耗和能源有效利用率的要求越来越高，传统的精馏技术已经很难满足新的要求。能源问题关乎到人类的可持续发展，近些年来，我国对于节能减排的重视程度逐渐提高，尤其是高能耗的化工行业的节能减排问题。实现新型高效节能的化工精馏能够降低化工企业的能耗水平，促进我国经济活动的可持续发展。

二、化工精馏的原理分析

化工精馏技术实质上就是在化工生产中根据物料物理性质的不同对物料进行分离的过程，可以看作是蒸馏过程中的一部分。但是精馏与传统的蒸馏不同，蒸馏主要在蒸馏塔之中完成的，由蒸馏塔底部产生的蒸汽热能，并在大量热能的影响下，塔釜汽化物料在不同的塔板上进行传热和传质反应，最终根据塔板上汽化成分的沸点将其分离，多余的物料在冷凝水的冷却作用下被回收再利用。可以看到，传统的蒸馏技术损耗的热能过大，而且传统的冷凝余热没有得到很好的利用，导致化工过程中的能耗非常大。新型高效节能的精馏技术能够合理的运用冷凝热，在精馏塔内实现热能的集成，从而大幅地降低了精馏过程中的能耗。新型高效节能的精馏技术能够有效地解决传统蒸馏过程能耗损失的技术问题，极大地促进了我国的能源可持续发展。

三、化工精馏高效节能技术开发

精馏过程的实际操作要考虑压力、温度、塔板压降、物料进入位置和温度以及塔板数量等多种因素，在实际操作中会根据实际情况进行微量的调整。比如运用最优化原理微量地调节分离反应的热负荷和冷凝负荷，实现对反映灵敏性的调整，进而减少化工精馏的能源耗散。我们在进行操作的时候，发现了分离效率的提升会大幅度地减少能源的耗散和污染物的排放，展现了十分优秀的特点，带来了极大的经济收益。在精馏过程中，引入和开发新型的化工精馏高效节能技术能使分离效率得到提高，目前主要的高效节能技术主要有：

1.分级换热节能

分级换热节能指的是在蒸馏塔的塔板中间设置一个中间换热器，其工作原理主要是通过增加传热级数，将X-Y图上的操作线和平衡线尽量接近，减少总传热温差，并且通过提高低品位能的利用效率。在底部和顶部内温差小的条件下，可以用一些低品位冷凝剂来代替高品位冷凝剂，避免了后者能耗过大的影响，从而实现节能。分级换热节能实质上就是通过低品位冷凝剂实现热能转换，替代耗能过大的高品位冷凝剂，并且提高热效率。

2.塔系热集成节能

在进行精馏过程的操作实践中，我们有得到一些经验：比如在进行精馏之前要把可能会引起精馏系统腐蚀或者结焦的成分和因素去除掉，保证了后续操作过程的稳定性；对于分子数相似的物料，可以把它们放在蒸馏塔的上部和下部，且分布的比例也相同；把挥发度接近于1的成分放在最后；分离的顺序应当按照纯度要求来，纯度要求最高的应当放在最后进行分离。传统的化工精馏一般只用一个精馏塔，这样的设置在收集不同沸点的物料时会产生非常大的温差，导致较大的能耗，新型高效节能的塔系热集成技术采用多个精馏塔来完成化工精馏过程，对于不同物理性质（比如沸点）的物料进行收集，从而实现节能效果。根据相关实践表明，普通化工精馏过程运用塔系热集成节能技术比个塔分馏的热消耗降低了一半左右，很大程度上达到了节能的效果，在越来越多的化工企业中得到使用。因此，在精馏塔系中，用一些塔的塔顶物和塔底物流换热形成热集成，可以减少能耗量。

3.多效精馏节能

多效精馏节能技术的具体做法就是将原料分为等分的多股物料，然后按照相应的类型投进压力和温度依次增高的精馏塔进行分馏。多效精馏节能技术的优点就是充分利用了温度和压力高的组分会向温度和压力低的组分传热的原理，既保证了温度低的组分的供热条件，又实现了温度高组分的冷凝，进而避免了能耗的损失。而且，这种节能方法的操作比较方便，只需要向第一个高温高压精馏塔提供热量就可以实施后续的工作，节省了大量的人力工作。多效精馏节能的能耗随着塔数量的增加而降低，比如在一次化工精馏过程中使用5个精馏塔，能源利用率高达百分之八十，节能的效果可见一斑。

当然，实际操作中并不是精馏塔用的越多越好，还要考虑化工精馏的经济效益，提升能源利用效率、减少能源耗散本身就是为了更大的经济效益。精馏塔数量的增多会带来更高的设备成本，通常情况下要综合考虑精馏设备的投入成本和带来利益之间的管理，选择最合理的精馏塔数，实现经济效益最优化。目前，我国的很多化工企业都能够合理地开发多效精馏节能技术，实际应用过程中，精馏过程一般分为三个流程：（1）平流流程；（2）顺流流程；（3）逆流流程。

4.热泵精馏

热泵精馏是依据卡诺循环原理，利用少量电能回收热量的节能措施，在热负荷大且传热温差不大的场合具有较高的经济性，是一种在特定场合具有优势的节能措施。

四、化工精馏高效节能技术的应用前景

化工精馏高效节能技术为化工生产带来了十分高的工作效率，对节能减排的贡献也有着非常重要的意义，但是在实际操作中会遇到一些问题，导致具体的效果并不是很理想。问题主要存在于企业的内部，一些企业对于高效节能精馏没有充足的认识，导致在实际操作中出现一些不合理的应用，从而没有实现更好的能源利用；有些化工企业的精馏过程还没有充足的技术支撑和资料支撑，主要表现为技术人才和应用经验的缺乏；有些企业已经成功地实现了高效节能的化工精馏技术，但是并没有带动其他企业的技术进步，具体操作还存在一些盲目性；此外，高效节能的精馏技术本身就是一项有一定难度的工作，极大地考验了化工企业的应用技术。针对这些问题，为了更好的发展高效节能的化工精馏技术，现提出以下建议：

1.化工企业应当积极优化精馏高效节能的流程

为了实现更加有效的高效节能精馏，化工企业应当建立相应的专家组和模拟分析系统，综合考虑化工精馏中的各种影响因素，实现对精馏技术流程的优化，并且按照优化理论来实施精馏高效节能技术，保障精馏高效技能技术运用的经济性和合理性。

2.建立各種精馏高效节能技术的示范装置

在高效节能技术的应用过程中，还应当建立相应的示范装置，与实际化工生产相结合，不断发展和创新精馏高效节能技术，有效地解决应用过程中的各种问题，更好地实现节能减排的效果。

3.引入和培养相应的技术人才

为了解决化工精馏的能源消耗问题，最根本的解决措施还是要解决技术层次的问题，化工企业极大对技术的投资，引入有丰富经验的技术人才，在实践中培养更多的技术人才，实现对精馏高效节能技术流程的优化，保障高效精馏的人才支撑和技术支撑，从而获得更加科学合理的节能效果，带来更大的经济效益。

五、结束语

总而言之，开发和利用更加高效节能的化工精馏技术能够明显地提升精馏过程的能源有效利用率，减少能源以热能的形式耗散和污染物的排放，得到了越来越多化工企业的青睐。作为化工企业，应当积极响应国家节能减排的号召，投入更多更好的人力财力，在实践中不断探寻精馏高效节能技术的优化方法，从而获得技术水平和经济效益的双向提升。

参考文献：

[1]杨林.对化工精馏高效节能技术开发与应用探究[J].中国石油和化工标准与质量.2016.

[2]刘勇全.吴玉龙.化工精馏高效节能技术开发及应用研究[J].化工中间体.2015.

[3]赵利利.浅析化工精馏高效节能技术开发及应用[J].工程技术：全文版.2017.

[4]李洪亮.浅析化工精馏高效节能技术开发及应用[J].化工管理.2017.