精馏塔的节能研究与应用现状.pdf

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1、精馏塔的节能研究与应用现状赵欢欢(陕西煤业化工集团陕化公司，陕西渭南714104)摘要：综述了近几年国内化工精馏行业节能减耗的研究进展及新设备、新工艺的应用现状：并同发达国家的做一比较，对后续的开发和应用具有一定的促进作用。同时为提高精馏塔的全塔效率、降低能耗具有重要意义。关键词：精馏；节能减耗；精馏塔：全塔效率1概述精馏过程是指挥发度不同的混合物在精馏塔内进行气相与液相闻的传质与换热，实现多级汽化和冷凝，最终在塔顶得到纯净的易挥发组分，而塔釜得到难挥发组分的过程。精馏单元包含：精馏塔、塔顶冷凝器、回流罐、再沸器、回流泵。精馏是石油、化工、制药、食品等

2、行业对混合物进行分离的主要单元操作，因精馏过程能耗高⋯，在当下越来越受到人们的关注。据统计心31我国在精馏相关行业能耗大且利用率低，仅为发达国家的50％左右。因而研发新型塔板、填料及能量的重复利用的研究和新设备、新工艺的投入使用，在现阶段为促进可持续发展及对环境友好型等方面都具有重要意义。2节能研究精馏的节能研究在当前已成为一个热门课题。精馏节能一般从：设计(新型塔板、新型填料的使用或替代效率低的塔板和填料等)、工艺(热集成、分壁精馏、新工艺及精馏同其他操作的耦合等)、操作(最佳回流比、稳定操作、工艺优化、指标优化等)几方面着手。2．1设计在精馏塔的设

3、计中根据混合物的特性，设计处理量的大小选择合理的塔板、填料、或对塔板做进一步改进等方法，以实现提高全塔效率，降低能耗。2．1．1塔板板式塔具有空塔气速高，生产能力大，塔板效率稳定的特点H1，但由于对产品质量要求的提升，不断开发新型塔板以满足需求。赵丹等"’对四溢流塔板上的流动与传质现象进行了传质模型计算，得出在塔板两侧弓形区加导流板有效改善弓形区的返混，改进后相对于传统方法板效率提高4．7％。赵培等m1由实验得出组合导向浮阀塔板的板效率相对F1浮阀塔板有很大提升，最大超过10％，对生产能力也有提高。宋启祥等【71对塔板上不同区域的流动状态分析，经过研究

4、和应用表明，具有导向推液作用的塔板可有效提高传质效率。李群生等【81设计开发了FGS—VT塔板，不但使得塔效率提升，同时也让塔的操作弹性增大。2．1．2填料石块、竹片作为早期的填料。工业化填料陶瓷拉西环的研发与应用标志着讨论研究进入科学发展时期。填料塔由于通量大、压降小、效率高而广泛应用于精馏行业。20世纪后期，填料塔技术得到很好的发展【91，但工业要求不断提高，从而开发新型填料具有一定的积极作用。朱夏霖”叫通过雪浪公司开发的网孔波纹填料为塔内件，应用于生产中。相对于同类型工艺达到了高效、节能的目的，并使得塔负荷得到一定提升。杨乐巍等””模拟计算了以Z

5、U—PAC3．0填料作为蒸氨精馏塔内件，不但产品质量达到要求，同时起到扩产、节能、降耗的效果。上海焦化公司将甲醇生产的浮阀塔改造成填料塔，使得生产能力由原20万吨增至35万吨。2．1．3其他在精馏塔的设计方面还可以从进料位置、混合塔板、混合塔板填料等方面加以改造。“精馏塔优化设计的探讨”中提到在精馏塔设计中多留几个进料口，根据进料性质和产品要求合理选择进料口，及防止成分波动引起的产品波动，还可以有效提升产量。而在一些精馏段和提馏段负荷相差较大的情况下，可以选择混合塔板来进行组分分离，一般用在精馏前浓缩阶段。2_2工艺精馏塔发展现已趋完善。现在人们多研究

6、精馏过程中能量的重复利用、精馏与其他操作的耦合、用新工艺来代替老旧工艺。2．2．1热集成是指在精馏过程中用塔顶气相潜热对待精馏的料液进行预热，不仅使得气相冷凝而不消耗冷却剂，同时使得预热好的料液更容易分离且节约了加热剂的用量。王方娴等以苯一甲苯物系采用内部热集成精馏塔进行研究，并同传统精馏比较，得出内部热集成可有效节能30％-60％。杨兆银”21通过AspenPlus模拟乙醇一乙腈体系的变压精馏过程，并将热集成变压精馏与传统变压精馏的能耗比较，发现前者可节能35％。如果精馏中存在加压精馏、常压精馏、负压精馏，可用加压精馏塔顶气相给常压精馏或负压精馏用作

7、塔釜加热剂。2．2．2分壁精馏分壁精馏(DWC)是近几年发展起来的一种精馏设备，该塔侧线产品纯度高，设备投资少节能，国内尚无DWC投用。汤文镜等””将分离裂解汽油国内的三塔流程与DWC比较，后者设备投资少，而且能量利用率高，减少了中间换热过程的热损失，还省去了加热剂和冷却剂的消耗，相比后者节能近30％”“。马占华等“51对将分壁精馏塔用在了空分系统，模拟得2015年llN化善哲鳕199出分壁精馏塔流程较传统空分流程有效能损失降低，且在热力学方面能量利用率提高4．7％。2．2．3新工艺现在人们研究主要集中在精馏同其他操作的耦合，能量集成操作等研究，以使得

8、在精馏过程及料液输送过程中减少能量损失，提高利用率。反应精馏使反应和精馏在同一个设备内完成，缩