精馏过程节能技术
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
精馏过程节能技术简述
【摘要】如今环境问题逐渐显露，环境与能源的保护越来越得到社会的重视。尤其是化工行业的资源节约更是在国际中都得到重视。也因此节能的技术、工艺等节能措施等都得到了新的发展。本文便针对其中的化工精馏节能问题进行讨论。 【关键词】化工节能；精馏技术
1 前言
在工业生产中，石油化学工业的能耗所占比例最大，而石油化学工业中能耗最大者为分离操作，其中又以精馏的能耗居首位。精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现为过程变量多、被控变量多、可操纵的变量多、过程动态和机理复杂。
随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分离物料的组分不断增多，分离的产品纯度要求亦不断提高，但我们同时又不希望消耗过多的能量，这就对精馏过程的控制提出了要求。作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。在实际生产中，为了保证产品合格，精馏装置操作往往偏于保守，操作方法以及操作参数设置往往欠合理。另外，由于精馏过程消耗的能量绝大部分并非用于组分分离，而是被冷却水或分离组分带走。因此，精馏过程的节能潜力很大，合理利用精馏过程本身的热能，就能降低整个过程对能量的需求，减少能量的浪费，使节能收效也极为明显。因此，在当今能源紧缺的情况下，对精馏过程的节能研究就显得十分重要。
近年来，由于能源的短缺，精馏过程节能的技术开发和应用研究非常活跃。一方面随着计算机技术与软件的发展，大型化工软件商业化越来越多，静态模拟软件如Aspen，proII等已成为化学工程师的基本设计与优化工具，动态模拟软件如gPORMS以及研究物体流动性能的CFD等软件也开始在一定范围内风行，这都在一定程度上促进了人们对精馏操作的规律性认识和本质认识，有利于对精馏过程的节能研究。另一方面，各类特殊精馏工艺的技术日趋成熟，开始在工业过程中获得实际应用，如热泵精馏在处理丙烯-丙烷系统，乙苯-对二甲苯过程中获得广泛应用，在丁二烯系统中的热偶精馏的运用等，都取得了良好的节能效果。
本文从以下几方面讨论了精馏过程的节能技术：(1)过程技术节能；（2）特殊精馏工
2
艺节能。
2 过程技术节能
2.1 优化操作条件
从能量的本质看，精馏过程是将物理有效能转化为扩散有效能，同时伴随物理有效能的降价损失。精馏过程有效能损失是由下列过程的不可逆性引起的：一是流体流动的压降；二是相浓度不平衡物流间的传质或不同浓度物流间的混合；三是不同温度物流间的传热或不同温度物流间的混合。
通过对精馏塔传热过程的分析，精馏塔的主要操作条件包括操作压力、操作温
度、塔板压降、进料位置及温度、理论板数、回流比以及回流温度、塔顶塔底采出量、关键组份的清晰分割程度、塔顶塔底热负荷等等。除塔的操作压力一般是给定的（在设计双效流程除外），其它的都可以作为操作变量，通过灵敏度分析、设计规定或者优化技术来确定满足分离任务的最佳值，以获得最小的冷凝负荷和再沸器热负荷，从而使精馏塔能耗最少。因此，可以得到如下节能途径：（1）通过减少最小蒸汽负荷 GMIN来降低
Q消耗。如果塔顶压力不变，则塔压降△P 愈小，平均相对挥发度α愈高，GMIN也就愈小，相应所需实际加热量就减少。（2）使所需上升蒸汽量G减少来降低加热负荷。回流比R下降，可以直接使G下降。为了达到同样分离程度就应使理论塔板数NT提高。可以采用高效精馏塔内件(如高效塔板或高效填料)使每米理论板当量数增大。此外，还可以通过改进自动控制，使回流比准确地控制在设定点上，从而减少回流比裕量，直接降低回流比。（3）减少塔顶与塔釜温差，可以使热佣损下降。除了可以降低塔压降△P 来达到外，尚可采用中间再沸器或中间冷凝器来达到。（4）提高料液温度使进料部分气化或全部气化，可取得良好的节能效果，而且操作简单，控制方便，投资费用也很小[1]。
2.2 中间换热节能
2.2.1 选择多效精馏
多效精馏的原理类似于多效蒸发，即将多组分的分离安排在一系列压力依次递减的精馏塔中去完成。高压塔顶产品冷凝汽化潜热被用来对压力较低的塔提供再沸能量。多效精
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