气体分馏装置节能降耗研究

2020-11-27杨杰

商品与质量 2020年6期

杨杰

中海石油中捷石化有限公司河北沧州 061101

气体分馏工艺主要应用于催化裂化过程中的液化气脱硫化氢处理，该过程可以通过分馏塔来完成不同类型的组分分隔，是现代工业生产中必不可少的工艺技术实现环节。近些年来，随着我国工业现代化水平不断提升，国家对于气体分馏装置的运行稳定性、技术稳定性提出了更高的要求，在能量的控制方面更是提出了新的标准。为了进一步探讨气体分馏装置的节能降耗途径，现就气体分馏装置的定义与内涵分析如下[1]。

1 气体分馏装置概述

气体分馏装置是工业生产中能耗消耗较大的环节之一，该环节核心是传质传热，所以气体的处理过程中对于产品的纯度具有较高的要求，同时能耗控制的要求也很高。塔顶消耗一部分的冷却水与空冷凝热材料。在气体分馏装置的使用过程中，为了实现精馏塔的节能优化控制目标，需要进一步提升装置的经济性与性能稳定性，从而更好的适应企业的生产发展需求[2-3]。

2 气体分馏装置的操作要求

气体分馏装置的选择需要考虑到回流比的理论板数以及纯度回流比曲线，根据模拟的结果做好回流比的设置，这样才能够有效节约投资额度，提升经济效益。相比于传统的设计模式，优化设计需要突出回流比的控制特征，同时也要避免过高的分离要求带来回流比增加的问题，从而在满足产品生产质量的同时尽可能做好压力优化调整，提升操作的稳定性。

2.1 回流比设置

在进行气体回流比的设置时，要明确其在整个系统规划中的重要作用。实际上，回流比作为气体分馏装置运行过程中最为关键的参数，其影响到经济效益与稳定性。在气体分馏过程中，随着回流比的增加，塔顶的再沸器具有热负荷，根据比例的增加而持续增加，这两项都是气体分馏装置的操作稳定性要求，根据规定分离的需求来满足塔板数的减少。

2.2 操作压力设置

在进行操作压力的设置时，需要调整精馏塔到最低操作压力，装置的泡点压力应该小于1.7Mpa，此时需要进行加压操作。在实际的处理过程中，由于塔顶的压力影响，产品量与纯度都会随着温度、压力而发生改变。针对板式塔而言，压力对于板效率没有形成根本性的影响，填料塔当中加压操作与传质效率也会相应的降低，气体的分流装置在使用过程中需要确保经济性与稳定性。

精馏塔的压力会发生一些波动，气体分馏装置的效率与装置能耗影响，可以有效保持操作压力的稳定性。随着压力的增加，挥发度也会发生明显的变化，尽管该影响不大，但是塔内压力发生变化时，相对分离依然会体现出一定的效果。在气体分馏装置当中，同时存在沸点高以及沸点低的材料，这些材料会具备不同的气化效率，所以随着塔压的增加，气相也会迅速的凝结，从而进一步产品产量的增加。塔底的产品分馏产量持续增加，塔压发生新的变化时，塔内的平衡会遭受到破坏，与压力相对应的是平衡关系受到影响，此时操作模式会发生改变，所以需要进一步做好塔内压力的稳定处理，最好能够严格控制在标准范围内。

3 气体分馏装置节能降耗实现途径

气体分馏装置要想实现节能降耗，就必须要做好各种类型热源的应用管理，优化能源控制环节，提升能耗的节约性能。

3.1 再沸器热源的应用

再沸器热源进行设备优化时需要做好蒸汽热源的管理，形式相对简单，但是能耗一般比较高，如果选择该类型的设备，则基本适应小型装置或者一些生产环节较为简单的企业，更好的满足中小企业的需求。

3.2 工艺物流低温余热的应用

工艺物流的低温余热应用需要就近进行布置，通过同步停工的方式能够实现塔顶循环回流低温热调整，气体分馏装置能够作为低温热源来循环使用。在该技术应用过程中，可以直接选择顶循油气来进行换热处理，也可以通过热水作为气体分馏热源的方式来降低能源的消耗，从而有效降低换热过程中的能源消耗，提升运行的稳定性[4]。

3.3 设置中间再沸器

设置中间再沸器来进行气体分馏塔底再沸处理，降低回水温度能够有效提升温度的利用效率，在分馏塔的塔顶进行冷却处理后再进行后续操作，可以降低后期工作的负荷，从而降低热负荷。

3.4 选择热泵

塔顶温度较低的蒸汽压缩升温技术可以作为新型热源，能够提升节水节能的效果。现阶段，相当数量的企业已经通过开放式的热泵来解决能量投入问题，随着近些年来电价不断提升，气体压缩机在热泵选择时效益不高[5]。

综合上述装置的能耗情况，尽管气体分馏装置在用料与流程上存在不小的差异，但是通过研究可以确定，气体分馏装置的能耗主要影响因素还是装置的适应性，规模较大的企业优先选择低温余热作为补偿热源，可以采用1.0Mpa作为热源的补充。

现阶段气体分馏装置使用过程中普遍具有压力较大的问题，所以操作压力偏高、产品纯度过高等情况下，需要采用模拟软件进行模拟处理后再投入生产，才能够最大限度提升节能降耗技术的应用水平，该过程中可以采用专用的流程模拟软件，通过模拟结果对比实际的生产结果来进行综合判断，能够作为参数优化的技术，从而进一步确定回流比，相对低的操作压力能够更好的适应节能降耗的要求。