精馏节能的9种方法

刘洪福

在化工生产过程中，分离是非常重要的一个过程单元，它直接决定了最终产品的质量和收率，工业生产中占据着主导地位的分离方法就是精馏。精馏是利用混合物中各组分挥发度的不同利用能量进行分离的操作单元，具有独特的优势。

据估计，化工过程中40%～70%的能耗用于分离，而精馏能耗又占其中的95%。因此有关精馏节能的措施一直是大家关注的焦点。

► 精馏常用节能措施：

1.通过减压槽使较高温度的釜液闪蒸产生低压蒸汽；

2.采用两级冷凝（多组分产品，泡点、露点显着差别）；

3.选择传质效果好、阻力小的高效传质设备；

除了比较明显的节能措施外，选择适宜回流比、进料热状态以及操作压力等，都是重要的精馏节能措施。

► 最适宜回流比

一方面，直接影响再沸器和冷凝器的热负荷，决定了精馏分离的净功效，因此，大体上确定了操作费用。另一方面，还与塔设备的投资密切相关：在Rm附近，R↑，达到规定分离要求所需的塔板数明显减少，设备费下降；在较高R处，R↑，塔径、再沸器和冷凝器传热面积增大，设备费增大；适宜回流比：R=(1.2~1.3)Rm，总费用仅增加2%~6%，操作弹性却增大许多。

► 最佳进料热状态

加料热状态的不同，影响最小回流比、达到规定分离要求所需的理论板数以及再沸器和冷凝器的热负荷。

高温精馏时（塔顶釜温度高于环境温度），当D/F较大又适用于加热料液的低温热源时，应尽量采用较低的q值，即以汽相或汽液混合物进料为宜；当D/F较小时，尽量采用较高的q值，即以液相进料为宜；

低温精馏时，无论D/F多大，均采用较高的q值，即以液体进料为宜；

中等温度精馏（塔釜温度高于大气温度，塔顶温度低于大气温度），应进行全面经济评价，确定最佳的进料热状态。

► 中间冷凝器和中间再沸器

如能在塔中部设置中间冷凝器，就可以采用较高温度的冷却剂。如在塔中部设置中间再沸器，对于高温塔，可应用较低温位的加热剂。对于精馏，使操作线向平衡线靠拢，提高塔内分离过程的可逆程度。在生产过程中必须要由适当温位的加热剂或（和）冷却剂与其相配，并需有足够大的热负荷值得利用，再加上塔顶和塔底的温度差要相当大，如此才会取得经济效益。

► 多效精馏

多效精馏原理类似于多效蒸发，即利用若干压力不同的精馏塔，按压力高低顺序给与组合，使相邻两塔之间将高压塔顶的蒸汽作为低压塔底的再沸器的预热介质。从而使该分离系统能耗下降。

双效精馏需要有两座塔，并且有不同的操作压力，低压塔的再沸器与高压塔的冷凝器耦合成一台换热器，以高压塔顶蒸汽去加热蒸发低压塔塔底的物料。

多效精馏虽然可以节省大量能耗，但需增加设备投资，且因两塔之间的热偶合，要求更高级的控制系统。

► 热泵精馏

将温度较低的塔顶蒸汽经压缩后作为塔底再沸器的热源，称为热泵精馏。

三种典型的热泵精馏流程：使用另外的工作流体，塔顶蒸汽再压缩，再沸器液体闪蒸。

热泵精馏是消耗一定量的机械功来提高低温蒸汽的能位而加以利用的。因此消耗单位机械能能回收的热量是一项重要经济指标，称为性能系数，常记为：C.O.P.。

显然，对于沸点差小的混合物分离的精馏塔应用热泵精馏效果会更好。

► SRV精馏

具有附加回流和蒸发的精馏简称，由综合中间再沸、中间冷凝和热泵精馏技术发展而成。SRV精馏中附有多级中间回流和蒸出，使得精馏段中的回流量自上而下逐步增加，提馏段中上升蒸汽量则自下而上逐步增加。对于沸点相近混合物精馏，所需的低温冷却剂显着降低。