岳婷(青海大學(xué)，青海西寧 810016)

精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì)以及節(jié)能的研究情況

岳婷(青海大學(xué)，青海西寧 810016)

在各種化工過程中，精餾過程是最為耗能的一個(gè)過程，常見的精餾塔設(shè)備是常規(guī)型、反應(yīng)型、分隔壁型幾種類型，本文對精餾塔設(shè)備的設(shè)計(jì)以及技能研究情況進(jìn)行分析與總結(jié)。

精餾塔;設(shè)計(jì);技能

在對石油進(jìn)行加工時(shí)，精餾塔屬于重要的一個(gè)分離單元，而在整個(gè)化工行業(yè)中，石油化工行業(yè)能耗最大，精餾過程具有較高的能耗，具有較低的熱力學(xué)效率。因此，化工領(lǐng)域中一直對精餾塔設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，精餾塔合理設(shè)計(jì)一直是化工設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，手工對精餾塔設(shè)備進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)逐漸被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)取代，計(jì)算機(jī)數(shù)值法的應(yīng)用，在很大程度上提升了精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì)的節(jié)能性。

1 精餾原理及精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì)分析

1.1 精餾原理概述

混合物中的不同成分在揮發(fā)時(shí)會(huì)有差異，精餾就是應(yīng)用了這一原理，通過氣相、液相回流，使氣體、液體之間逆向多解，進(jìn)而使相對比較容易揮發(fā)的成分從液相中逐漸向氣相方向移動(dòng)，相對不容易揮發(fā)的成分向相反的方向進(jìn)行移動(dòng)，以對混合物進(jìn)行分離處理，這一個(gè)過程即精餾過程[1]。在進(jìn)行精餾的過程中，傳質(zhì)與傳熱的完成是同步的，原料進(jìn)入精餾塔中后，塔的上半部分是精餾段，沒有進(jìn)料時(shí)，塔的下半部分是提餾段。

1.2 關(guān)于精餾塔的設(shè)計(jì)

1.2.1 關(guān)于塔板的設(shè)計(jì)

近些年來，精餾塔設(shè)計(jì)越來越完善，對塔板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，大量試驗(yàn)結(jié)果表明，相較于傳統(tǒng)的塔板，組合導(dǎo)向浮閥效率明顯較高，在很大程度上促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提升。通過對塔板上區(qū)域流動(dòng)的狀態(tài)進(jìn)行分析，塔板的導(dǎo)向推液作用被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步促進(jìn)了傳質(zhì)效率的提升。FGC-vT屬于一種較為新穎的塔板，將其應(yīng)用在精餾過程中，不但可促進(jìn)塔效率的提升，而且能夠使塔操作彈性增加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少能耗的效果。

1.2.2 關(guān)于填料的相關(guān)設(shè)計(jì)

早期，精餾塔中的填料主要為竹片、石塊，當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)得到了較為快速的發(fā)展，對于精餾塔填料的研究不斷深入，陶瓷拉西環(huán)成為新的精餾塔填料。由于具備小壓降、大通量等優(yōu)點(diǎn)，填料塔在行業(yè)中的應(yīng)用范圍日漸廣泛。對精餾塔進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，精餾塔內(nèi)件以網(wǎng)孔波紋填料充當(dāng)，在同樣工藝的基礎(chǔ)上，不但會(huì)促進(jìn)精餾塔負(fù)荷的提升，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高效、節(jié)能的雙贏。

1.2.3 其他方面的設(shè)計(jì)

對精餾塔進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還可對混合塔板、進(jìn)料的位置等進(jìn)行改造，例如，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，對多個(gè)進(jìn)料口進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于具體施工中可以以具體進(jìn)料、進(jìn)料性質(zhì)等為依據(jù)，對相應(yīng)的進(jìn)料口進(jìn)行選擇。這樣，能夠使精餾過程中的成分波動(dòng)得到避免，從而保證精餾的效果，使精餾產(chǎn)量提升。另外，如果某一瘤段有負(fù)荷較大的區(qū)域存在，實(shí)施分組分離時(shí)，可以對混合塔板進(jìn)行應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)高效、低能耗的精餾。

2 對精餾塔設(shè)備節(jié)能性進(jìn)行提升的工藝

對精餾塔的設(shè)計(jì)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化一直是一項(xiàng)受到人們廣泛關(guān)注的話題，因此，研究者們不斷提出對精餾塔能耗進(jìn)行降低的設(shè)計(jì)方法，其中，較為常用的主要有下面幾種。

2.1 分壁精餾的工藝

近幾年，分壁精餾才逐漸得到發(fā)展，屬于新型精餾設(shè)備的一種，具有較高的測線產(chǎn)品純度，且設(shè)備較為簡單，對于設(shè)備的投資不多，經(jīng)濟(jì)效益理想。有研究者對分離裂解汽油三塔的流程與分壁精餾進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)，后者不但對設(shè)備的投資少，而且能夠促進(jìn)能源應(yīng)用效率的提升，在進(jìn)行運(yùn)行的過程中，設(shè)備的熱損失比較少，可使工作效率提升。另外，分壁精餾還能夠使加熱劑、冷卻劑的應(yīng)用量減少，相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，相較于分離裂解汽油三塔，分壁精餾的能源應(yīng)用量又30%的降低。同時(shí)，在對分壁精餾塔進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，如果能夠?qū)辗窒到y(tǒng)進(jìn)行合理的應(yīng)用，則相較于傳統(tǒng)空分流程，分壁精餾熱力學(xué)方面的能量應(yīng)用率可得到約5%的提升。

2.2 熱集成工藝

熱集成是通過塔頂氣相潛熱來預(yù)熱精餾料的一種工藝，此種工藝對氣相進(jìn)行冷凝時(shí)無需應(yīng)用冷卻劑，且經(jīng)過預(yù)熱的材料進(jìn)行分離時(shí)難度較低，加熱劑的應(yīng)用量減少。有研究者將基于熱集成的變壓精餾及傳統(tǒng)的變壓精餾進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行精餾的過程中，前者能源應(yīng)用量有35%的減少[2]。另有研究者應(yīng)用苯-甲苯物系對集成精餾塔進(jìn)行研究，并將其跟傳統(tǒng)方法比較，發(fā)現(xiàn)，通過內(nèi)部集成可使能源應(yīng)用量得到35%至58%的降低。另外，精餾過程中有正壓精餾、常壓精餾、負(fù)壓精餾存在，如果在具體操作中應(yīng)用加壓精餾塔的頂氣相對常壓、負(fù)壓精餾實(shí)施加熱，則可實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段，對于精餾塔設(shè)備的相關(guān)研究大多集中于計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、模擬等方面，對于先進(jìn)的精餾設(shè)備，仍舊處于摸索階段。因此，在對精餾設(shè)備進(jìn)行研究時(shí)，需進(jìn)一步對理論實(shí)驗(yàn)進(jìn)行放大，注重相關(guān)實(shí)際問題的解決，并加大精餾塔設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝方面的研究與實(shí)施力度，使精餾塔在精餾過程中的能耗減少，進(jìn)行對能源進(jìn)行有效節(jié)約。

[1]周文豪,衛(wèi)煥俊.精餾塔設(shè)備的發(fā)展及相關(guān)問題研究[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2016,42(8):60.

[2]龍上天,孔繁朋,寧國君，等.精餾塔設(shè)備設(shè)術(shù)與能耗優(yōu)化的研究進(jìn)展[J].中國化工貿(mào)易,2015,(7):159-159.

岳婷就讀學(xué)校：青海大學(xué)岳婷，女、漢族、湖北黃岡人，就讀于青海大學(xué)，學(xué)生，主要從事化學(xué)工程與工藝。