化工精馏高效节能技术的应用

马继飞

摘 要：随着工业化进程的深入与发展，导致全球气温升高、气候发生变化、这已是不争的事实，大力倡导低碳经济，建设生态文明，成为这一时期的主旋律。同时，市场竞争激励，每一个行业都在不断转变发展模式，特别是化工企业，一再追求降低能源消耗;其中新技术创新、化工装置优化配套、杜绝资源浪费成为节能降耗的核心切入点。为此本文以化工精馏高效节能技术的应用为题，分析化工精馏高效节能原理、阐述化工精馏高效节能技术的分类，提出化工精馏高效节能技术的应用措施，有利于研究精馏技术，为其后续开发奠定基础。

关键词：化工精馏;高效;节能技术;应用

化工领域主要重视能源与资源两方面的作用，根据各方面的生产环节，涉及化工内容繁多，在不同程度上造成的能源消耗，加上污染物的排放，都会在一定程度上影响着化工精馏高效节能[1]。由此可见，分析化工精馏高效节能原理以及技术分类都具有重要的意义，有助于提升资源的生产效益、利用率等，同时可以弥补化工生产领域的不足，推动化工精馏高效节能技术的可持续性发展。

1 化工精馏高效节能原理概述

化工精馏原理，不同于蒸馏理念，但其效果高于蒸馏技术。化工精馏的原理是利用化学原料的不同性质对其进行物料分离[2]，多次进行混合蒸汽的部分冷凝和混合液体的部分蒸发，实现混合物的分离提纯。通俗讲，化工精馏就是利用热能转化实現物料的传质传热过程，实现化工量产。以蒸汽热源为例，节能原理就是最大程度的利用蒸汽的焓热，还包括装置设计的合理性，再沸器闪蒸汽、塔顶二次蒸汽的再利用，回流与产出物料的质量比等。结合实际情况优化化工精馏技术，达到化工领域高效节能的目的。

2 化工精馏高效节能技术的分类

在化工领域，精馏高效节能技术，本文主要介绍三种，分别是精馏节能设计技术、塔系热集成节能技术以及分级换热节能技术，不同的技术分类具有不同的节能优势，也发挥着不同的节能效果，具体内容阐述如下：

2.1 精馏节能设计技术

化工精馏高效节能技术重头是精馏节能设计，根据工况从源头上进行节能设计，使得装置运行中各操作单元配合更加紧密，主要包括塔板层数、再沸器的换热面积、回流比，细节方面还有塔板型式、冷凝尾汽中闪蒸汽的再利用等。伴随精馏数据库中各种物料参数的积累，对于塔内温度、流量和浓度的变化逐步精准化，通过物料衡算式、汽液相平衡关系、为立方程和热力学守恒定律对理论塔板进行核算设计。这样设计的操作操作温度、压力、流量等运行匹配程度高，运行更节能高效。有些热敏物质精馏过程还会增加负压精馏，同时实现低温沸腾减少加热带来的能高耗。充分利用热能的具体措施还有各装置中各种产出流体物料的冷热交换，分离出的塔底高温料预热需要进入的冷料，既满足进出物料升降温的生产要求，又降低冷料对于热系统的平衡冲击，减少系统温压波动，达到稳定产品质量，节能降耗的效果。

2.2 塔系热集成节能技术

与传统的精馏节能不同，塔系热集成节能技术结合沸点因素，回收不同的物料，根据塔体的压差、各塔层温度分布判定是否处于合理的气液平衡状态，从而控制好精馏效果，保证产品的合格率，达到高效节能[3]。传统的精馏塔是实现混合液的轻重组份物料分离，混合物中多种不同性质的物料均分在蒸馏塔的不同位置，塔系集成技术结合物料分布情况增加侧线采出，实现单体塔的多种物料分离。这样可减少多级塔次分离，有效降低能耗，最大程度上利用热能。

2.3 分级换热节能技术

分级换热节能技术最常用的功能是提高蒸馏塔内部低品位的能源利用率，而且调节塔内的温度分布情况，并将塔内温度调节到最佳状态下[4]。分级换热节能技术的优点，主要消除蒸馏塔内部的温度差异，特别是塔底、塔顶的温度差。不同的塔内每一级塔板都设置一个中间换热器，一旦塔内出现温度差异，换热器可以对其温度进行自行调节，主要利用低品位的冷凝剂降低塔内高温，同时减少塔内热量浪费。在蒸馏塔内，塔底温度必须进行调整，一旦出现温度过高，必须将塔板进行重新设置，尽量利用低品位热量实现塔内热量交换，转换精馏塔内的能源有效率。

3 化工精馏高效节能技术的应用措施

在化工企业，高度重视精馏高效节能意识是非常必要的，为了更好地实现其技术应用，需要采取提高设备自动化控制程度、人才引进与培养、减少开停车频次、以及强化内部监管理工作等措施，具体内容介绍如下：

3.1 提高设备自动化控制程度

化工精馏的每一个工作环节，都需要提高节能效果的发挥，降低产品节能。然而每一个生产阶段，都存在一定的变量因素，诸多原因导致化工企业生产中每个环节出现脱轨的迹象，除去物料组份的影响外还有化工精馏装置的自控程度对高效节能效果的影响。精馏生产操作繁琐，流程复杂，生产过程中存在安全风险，为此提高化工精馏自控程度实现高效节能和安全生产已经势在必行。首先，明确各种参数变量的控制点，再构建相应的智能自控系统。因为精馏装置运行过程就是保持塔内的气液平衡，系统平衡的建立需要温度、压力等各项参数的调整。然而压力传感存在滞后性，装置实际运行过程中存在压力浮动，为防止其带来的影响，就需要通过自控系统实时监测参数曲线变化，控制系统通过串级调整自动调节阀料间的配合，实现平衡系统的稳定。另外，控制加热源的供热稳定是系统稳定的源头，从控制曲线看，波起始端的变化势必会导致后续的波动，导致启动其他多个阀料控制设备来消除影响，不利于稳定生产。最后，硬件设备和软件自动化控制程度的有效匹配是有效实现化工精馏高效节能的最佳搭档。

3.2 人才引进与培养

任何技术的实施，都离不开人才，化工企业也不例外，需要引进和培养更多的人才，掌握更先进的技术，才能更好地落实精馏高效节能技术，为化工企业带来前所未有的生产效益以及生产效率等，在化工生产的过程中，应确保生产安全，杜绝各种不安全的隐患，可充分利用化工院校校企合作等方式壮大人才队伍，建立上岗起点高、上手快、懂技术、懂原理的复合型人才资源输送渠道，同时定期组织企业员工培训，进行仿真模拟实操练习，鼓励积极参与各种专业技术比赛等，达到以赛促学，以学促进，形成前期引导激励、后期不断辐射、同化和传承的的良性长效机制。

3.3 减少开停车频次

化工精馏装置的开车过程，需要进行生产物料加热、设备预热、不合格物料置换等过程，开车过程需要投入人力资源较多，而且存在安全风险大。有些特殊工艺的精馏开车时需要消耗大量贵重的催化剂或氧化剂，所以合理安排生产，集中量产、减少开停车频次也是实现节能降耗的方法之一。

3.4 强化内部监管理工作

目前，我国精馏技术和操作还有待于完善，其受人为和环境因素的影响还较多，因此要提高操作人员的节能意识很必要。包括邀请专家为员工普及节能环保理念，专人监督节能技术的具体落实等。还可以通过不断的强化内部培训和管理要求，实现人员操作的统一化、标准化，为生产稳定、节能降耗做好基础支撑。

4 结束语

综上所述，社会的不断发展，科技的日益进步，传统的精馏设备和技术已经逐渐落后，针对化工精馏高效节能问题，必须引进全新的技术支持，本文介绍了精馏节能设计技术、塔系热集成节能技术以及分级换热节能技术三个层面，化工企业可以参考自身的生产需要进行选择，解决好能源消耗问题，提高设备自动化控制程度、人才引进与培养、减少开停车频次、以及强化内部监管理工作等三方面措施为主，降低能源消耗，改善资源利用效果，进而为化工企业创造更多的经济效益，提高市场竞争力，为工精馏高效节能的持续发展再创佳绩。

参考文献：

[1]刘运思.化工精馏高效节能技术的开发及应用[J].中国化工贸易，2019，11（15）：150.

[2]高鹤飞，李全新.化工精馏高效节能技术的开发及应用[J].中国化工贸易，2019，11（15）：119.

[3]蒋鹏.化工精馏高效节能技术的开发与应用[J].建筑工程技术与设计，2018（6）：3667.

[4]侯敏，赵建芹.化工精馏高效节能技术的开发及应用[J].化工管理，2017（34）：127.