节能技术在精馏系统中的应用曹慧斌

节能技术在精馏系统中的应用曹慧斌

曹慧斌1蔡永超2

1.重庆川维石化工程有限责任公司重庆401254；2.天津晟宸科技有限公司天津300384

摘要：随着我国经济的快速发展，我国各行各业都有了很大的发展，为了能够促进工业的顺利发展，我国许多企业都在不断深入研究新技术和引进新设备来不断提高自己的工作效率以及开发新产品。在经济全球化的大环境和大背景下，我国的精馏系统建设也有了很大的进步，因为在新技术的支持下，我国的精馏产业的生产过程变得更加规范化和节约化，最重要的是节能技术在精馏系统的建设过程中发挥了非常大的作用。就此，本文介绍了精馏系统，分析了节能技术在精馏系统中的应用，探讨其技术发展。

关键词：精馏系统；节能技术；技术应用；技术发展

1精馏系统概述

1.1精馏系统现状

我国目前的精馏系统建设已经打破了传统系统的局限，在各个方面都实现了历史性的突破，比如精馏系统的运行过程得到了强化，以及融合了节能技术，有助于我国工业的可持续发展。从理论上来说，精馏系统就是利用精馏技术对产品进行加工和后续处理的系统，在当今这个社会发展极其迅速的时代，精馏技术已经广泛的被我们应用到各个领域和行业当中，为我国的工业发展提供了非常大的便利，因此我们更应该重视起来，不断完善我国的精馏系统和相关技术，以便于对我国的产品进行加工。特别是在石油行业的发展当中，精馏技术占据着非常重要的位置，精馏技术的运用直接影响到石油的成品质量以及石油的后续加工效果，因此我们应该不断完善我国工业的精馏系统的建设以及设备的性能，不断提高精馏技术的应用和水平。我们不仅要关注精馏技术加工过程的时间和效果，而且我们还要注意在此过程中造成的废气废水废物以及如何减少垃圾的产生和节能技术的运用。

1.2精馏技术的运用原理

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。

1.3如何进行技术强化

随着我国经济的快速发展，人民也对我国的工业发展等各方面提出了更多的需求，为了满足人民的个性化需求，我国的工业发展必须对目前的设备和技术进行完善和提高。特别是对于精馏系统而言，传统的精馏技术虽然可以满足我国大多数的工业生产业务，但是在许多细节方面还存在着比较多的缺陷，比如在废弃物的处理上以及环保工作上，节能工作上还和西方发达国家有着很大的差距。因此，我们应该不断深入研究和发展当今的节能技术，并且将其完美融入到我国精馏技术发展过程中，只有对精馏过程进行细致的处理，才能使产品得到最大限度的优化。除此之外，我们应该考虑到利用精馏系统对其进行加工，而这是一个耗能比高的加工过程，而我国的资源利用已经达到了一个比较严峻的水平，因此尽量降低精馏过程中使用的能源是非常重要的，这不是我国目前能源使用现状的要求，而且还是实现可持续发展目标的要求。

2节能技术在精馏系统中的应用

2.1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。

2.2分级换热节能

在塔板中间对换热器进行安装，称为分级换热节能，其作用是可以将蒸馏塔中的低位能利用效率进行提高，从而平衡蒸馏塔中的冷热状态，防止塔底和塔顶的温差较大，最终实现节能效果。在对温差进行缩小的同时，可将低品位冷凝剂应用其中，从而使高品位冷凝剂的能耗有效降低。并且，一旦蒸馏塔下部位置有较大的温差，就可以在塔板间安装再沸器，并通过低品位进行热量转换，从而使热效率提高，节能效果最佳。

2.3多效精馏节能

多效蒸馏节能技术，就是使用具有增加的压力和操作温度的蒸馏塔，在这种类型的蒸馏塔中送入多种等量的物料，这可以对高组分塔的热量充分利用，从而将热能提供给低组分的塔的再沸器，最终实现节能。与此同时，还能够冷凝高组分塔，从而实现高组分塔对冷源水能耗的降低，进一步使组分低的塔的热能消耗降低，达到节能目的。根据当前情况，多效蒸馏节能技术被很多化工企业使用，并且效果较为显著，但根据实际的应用，将多效精馏节能技术统分成了三个流程，具体如下：（1）平流流程：高低压塔双路进料被应用在平流流程中，即产品能够分别从塔底和塔顶产出，并且再沸器的热能是由高压冷凝器提供的，最终达到节能目的；（2）逆流流程：有蒸汽进入高压蒸馏塔中，并且将原料送入低压蒸馏塔中，低压蒸馏塔的热量由高压蒸馏塔提供，最终达到节能效果。（3）顺流流程：在高压蒸馏塔、低压蒸馏塔中依次送进原料，高压蒸馏塔的釜底液为低压蒸馏塔的底部提供了热量，以此满足节能效果。

2.4优化换热网络

化工生产过程中，加热器、冷却器和换热器等部件是组成换热网络的基本单元，对于能量传递的实现有重要意义。在实践中，相关部门需要明确精馏系统所需的最佳换热温差，最大化降低系统的设备投资，来实现换热网络的优化。具体而言，主要采用数学规划法、夹点分析法、人工智能专家系统三种方法来优化换热网络。其中，夹点分析法是工程上广泛应用的方法，也是优化换热网络的经典方法。数学规划法与人工智能专家系统法还没有被广泛应用于实践层面。由于精馏塔主要的供热和取热设备是冷凝器和再沸器，所以合理地匹配冷凝器与再沸器对于降低精馏塔的能耗具有重要意义。需要注意的是，由于最小换热面积网络使换热网络结构的复杂程度比较高，换热网络的操作及控制难度非常大，所以在优化设计换热网络过程中，相关部门需要避开最小换热面积网络。

3化工精馏高效节能技术的应用发展

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）完善技术和设备。将节能技术融入到我国的精馏技术当中是一种非常创新性的思想和技术，这不仅需要我国相关专家掌握充分的信息以及进行试验探究，而且需要我们将理论和现实相结合，不断探求其中的可能性，争取找出最科学的方案。首先，我们在节能的过程中要遵循着一个原则，那就是在保证生产质量和加工效果的基础上，这主要可以通过几个渠道进行。我们可以从精馏系统的设备上进行完善和加强，通过对精馏系统各个零件和组成部分进行结构性的调整，然后更换掉一些老旧传统的精馏设备，改用性能比较高的精馏塔以及材料，为我国企业的工业精馏过程提供最好的硬件支持。然后，在节能技术的运用过程中，我们还要从各个方面进行考虑，每一个精馏的环节都可以被我们利用。从技术引用上，我们要积极学习最先进的精馏技术和节能技术，争取在有限的时间内提高加工生产效率，进而减少精馏设备的耗电量，降低能耗，实现节能的效果。然后，我们也可以加强精馏设备的保温保冷效果，进而降低环境和设备之间的热量传递，从生产工程中减少能源的消耗，进而实现节约能源的目的。

（3）加强外部监督和管理。在进行精馏能加工的过程中需要工作人员的参与，因此高素质和富有经验的工作人员对于精馏技术的节能水平也有着非常重要的作用。首先，我们应该聘请具有先进思想观念和节能意识的工作人员，这样才能够有效督促各种节能技术的实施。工作人员除了要具备高度的责任感，而且他们也需要通过各方面加强对精馏系统的监督和优化管理。目前我国的经济发展水平已经有了很大的提高，所以可以为节能发展提供非常方便的技术支持，我们可以通过现代信息技术比如先进的计算机技术实现对精馏系统的监督和管理，一旦在精馏加工过程中出现了分离不足等情况，那么工作人员就可以通过监视系统及时了解情况并且做出相应的调整，避免造成更多的能源浪费，这在一定程度上可以大大减少资源的浪费，而且我们也可以利用先进的技术对精馏设备进行合理的控制，从各种有限的条件下实现对资源的回收利用以及循环使用，可以减少能源的浪费，实现节能的效果。只要我国的工作人员可以稍微对加工过程进行管理和控制，那么就可以尽量避免不必要的损失，因为这种方式是性价比最高的方式。

结语

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。

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