化工行业精馏高效节能技术的开发及应用

　　王俊杰

　　（山东洪达化工有限公司，山东 郓城 274702）

　　摘要：文章简要介绍化工精馏技术的操作要点，从有利于进一步降低化工精馏过程能量消耗、提升化工精馏效率以及产品质量等方面分析精馏高效节能技术开发的重要意义，探讨化工精馏高效节能技术的具体应用及未来发展前景。

　　关键词：化工精馏；节能技术；开发应用　　文献标识码：A　　中图分类号：TQ028

　　文章编号：2096-4137（2023）04-102-02　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2023.04.32

　　近年来，我国经济水平不断提升，化工行业取得突出成就。相关机构调查研究显示，在化工行业发展过程中，精馏工艺应用存在一些问题，影响化工企业能源利用率的提升，同时，也有可能造成严重的资源浪费。因此，部分学者针对化工行业精馏高效节能技术开发及应用进行了深入分析，以期进一步拓宽精馏高效节能技术应用空间，为推动我国化工行业发展贡献力量。

　　1　精馏操作要点

　　精馏是气体及液体通过相互接触实现热能进一步传递的过程。液体中易挥发组分进入气体中，气体中难挥发组分进入液体中，在精馏塔的底部可以得到纯度较高的难挥发组分。在实际操作过程中，液体从塔中部加入，进一步增加易挥发组分的实际浓度。从塔顶引出的蒸汽经过冷凝作用，一部分冷凝液作为回流液从塔顶返回精馏塔，塔里的引出液体再经过气化，通过蒸汽的不断上升，余下液体可以作为塔底产品。

　　精馏装置主要设备包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔可以使液体及气体相互接触，再沸器为精馏塔提供一定量的上升蒸汽流，位于塔顶的冷凝器可以对蒸汽进行部分冷凝，通过进行冷凝将冷凝液作为回流液返回塔顶。影响精馏操作的工艺操作主要有进料温度、进料量、进料组成、塔顶采出量、塔底采出量、回流比、塔顶温度、塔釜温度、塔压等，精馏操作控制好坏直接关系到产品的质量收率和消耗定额等，而精馏塔的操作控制实质上是控制物料平衡、热量平衡、气液平衡，只有达到这三个平衡，才能得到合格的产品，才能使产品收益最大化。以现有环己酮生产装置为例，其主要设备为酮塔、再沸器、冷凝器等，酮塔为精馏塔，其塔顶采出产品环己酮。上述影响精馏操作的工艺指标变化都将对环己酮产品采出质量产生很大影响，如何调节这些工艺指标是环己酮精馏操作中的重要环节。塔顶温度、塔釜温度、采出量、冷剂量等指标的变化都会引起塔压的改变，因此当塔压发生变化时，首先要确定引起塔压变化的原因，然后有针对性地进行调节。在生产过程中，酮塔塔压正常维持在-95kPa 左右，釜温正常维持在95℃左右。当塔压压力低于-95kPa、釜温低于95℃时，由于釜温过低而引起塔压降低，此时应通过恢复釜温正常温度来调节塔压至正常压力。若不提釜温，而单靠减少塔顶采出量来恢复正常塔压，将造成釜液中轻组分大量增加。当塔压压力高于-95kPa、釜温高于95℃时，由于因釜温突然升高而引起塔压上升，此时最重要的是恢复塔釜正常的温度，而不是单靠增加冷剂量和加大塔顶采出量来降低塔压，否则将容易产生液泛，破坏酮塔的正常操作。

　　酮塔塔顶温度正常维持在65℃左右，当塔顶温度发生变化时，可以通过改变回流量进行调节。精馏之所以能使液体混合物得到较为彻底的分离，关键在于回流的调节，在实际操作中常用回流比调节和控制产品的质量，当塔顶馏份重组份含量增加时，常采用加大回流的方法将重组份压下去，以使产品质量合格。增加回流比，对从塔顶得到产品的精馏塔来说，可以提高产品质量，但会降低塔的生产能力，增加水、电、气的消耗。回流比过大，会造成塔内物料的循环量过大，甚至导致液泛，破坏塔的正常操作。因此，在实际操作过程中，应高度关注回流比，回流比是反应精馏操作的重要参数，一旦其发生变化则会影响精馏效果。

　　2　精馏高效节能技术开发重要意义

　　2.1　有利于进一步降低化工精馏过程能量消耗

　　在开展化工精馏高效节能技术开发研究的过程中，通过严格控制反应速度以及调整蒸汽量等方式，确保精馏塔中的温度能够根据化工生产的需要而进行转变。在这一过程中，蒸汽热量的利用率也会得到明显的提升。与此同时，考虑充分利用分级换热技术，在信息传递的过程中应用先进的数字技术，确保信息传递的速度及精度，在此基础之上确保热量调整方案更具科学性以及合理性。以现有环己酮生产装置为例，通过轻酮塔双效技改，优化精馏操作中热源，在酮塔新增一个再沸器，轻一塔用1.1MPa 蒸汽加热后，轻一塔顶气相通入酮塔新增再沸器做热源，加热酮塔底液后，返回轻一塔冷凝器，实现双效蒸发，可将酮塔再沸器0.4MPa 蒸汽消耗量从7.06t/h 降到0.6t/h，节省0.4MPa 蒸汽6.46t/h，达到为企业降低生产成本的目的。

　　2.2　有利于提升化工精馏效率以及产品质量

　　从化工精馏操作实际特点来看，精馏操作通常在多个蒸馏塔中完成，表现出能量在各个程序之间串联运行输送的特点，该特点决定了精馏高效节能技术的应用模式和方法。在精馏高效节能技术应用的过程中，采取相应的措施，确保蒸馏塔中的能量能够不断被收集，通过对收集能量的合理利用，进一步降低能源消耗，提高化工精馏效率。运用精馏高效节能技术还能进一步提高分离组分纯度，改进化工产品质量，确保精馏工艺的实际应用效果。以现有环己酮生产装置为例，创新改造精馏系统各塔的工艺流程和塔内的填料结构，不再使用原来的轻二塔，用酮二塔代替轻二塔，轻质油从酮二塔顶采出，酮二塔顶不再产溶剂酮，同时节省了一个塔的蒸汽 2.0t/h，溶剂酮则通过技术创新改造全部变成环己酮，产品全部满足高端市场需求，提高了收益。轻二塔顶采出轻质油含酮由15% 降至5%，增加了环己酮的采出量，增加了装置收益，环己酮质量己醛+ 二庚酮含量由技改前约30ppm 左右降至小于5ppm，达到了行业最优指标。

　　综上所述，为获得纯度较高的化工产品，高度重视混合物体的分离，在对混合物进行分离的过程中，确保能源得到充分利用至关重要。在混合物分离过程中，最常采用的方式为蒸馏，但蒸馏方式需要消耗巨大能量。相关机构的统计研究显示，蒸馏过程消耗的能源占总体能耗的70% 以上。化工精馏过程所消耗的能源占整个蒸馏过程所消耗能源的50% 以上，因此通过高效节能技术的开发能够将化工企业所消耗的能源控制在合理范围内，同时也能够进一步提高物质分离的效率，提高产品质量。

　　3　多效精馏技术介绍

　　为进一步提升化工精馏工艺应用效果，同时降低不必要的能源损耗，应考虑提升蒸汽热量循环使用效率，促进能量供给成本的不断降低。因此，应根据不同物质的提纯需求，不断开发多效精馏技术，通过不断开发提升该项技术的应用效果。在多效精馏流程方面，应将加热蒸汽和物料流向，对高压塔及低压塔的进料进行全面控制，促进物料和蒸汽流动方向相同动力的不断提升，在此过程中应明确操作流程的重点和难点，可以通过增强对不同塔系控制程度的方式实现对物料流通过程的精准把控。在多效精馏原理应用方面，应利用冷热介质之间的过程温差，按照相应的规律对供给热量蒸汽循环使用进行有效操作，同时要明确多效精馏技术的基本原理，对各项应用流程有深刻的认识，可以通过相应的计算选择合适的技术类型。同时，需不断加强多效精馏技术的培训工作，鼓励相关人员利用业余时间对多效精馏模式开展集中学习，对于在此过程中表现优异的，给予一定形式的奖励，以便在企业范围内营造良好氛围。通过不断学习，既能提升热量综合式设计布局的科学性以及针对性，也能从客观上保证多效精馏技术应用的规范性，进一步拓展该项技术的应用空间。

　　4　化工精馏技术应用前景

　　结合化工精馏高效节能技术本身特点，该项技术在提升石油化工生产效益方面具有重要的作用，通过科学合理应用该项技术，能够不断提高化工精馏生产效率，进一步降低不必要的能源损耗。相关机构的调查研究显示，在现阶段化工精馏生产过程中，能源节约方面还存在问题。首先，部分化工企业在进行精馏技术生产过程中缺乏有效指导，不能以科学合理的方式应用该项技术，在实际生产过程中缺少相关示范及经验。该类现象导致化工企业在生产过程中无法有效降低能源损耗，造成一定的经济损失。因此，在生产与经营的过程中应积极寻求相关管理部门的帮助，投入专项资金对现有设备进行不断升级，同时积极借鉴先进企业经验。除此之外，应加大人才引进力度，通过引进高素质人才的方式，对精馏生产进行有效指导，帮助企业解决在生产过程中遇到的实际困难，使化工精馏技术具有更广阔的应用空间。在此过程中，可以考虑与有关高等院校积极合作，通过定向人才引进方式不断提升化工企业技术人员的整体水平，促进化工精馏高效节能技术的不断推广，促使生产过程中的能量消耗不断降低，为进一步节约生产成本、实现增产增效、提高质量奠定基础。

　　5　结语

　　化工精馏高效节能技术对于提升化工企业的生产水平及降低能源消耗都具有重要意义，该项技术在应用过程中也能够在一定程度上提升化工产品质量。相关机构研究显示，现阶段在该项技术的应用过程中仍存在一些问题，应予以高度重视，组织人员对该项技术进行深入分析和研究，同时对部分环节进行升级和优化改进，通过持续创新的方式让该项技术更好地服务于化工生产，为我国化工行业整体水平的提升提供有力保障。作者简介：王俊杰（1982-），男，辽宁盖州人，山东洪达化工有限公司中级工程师，研究方向：精细化工。

　　参考文献

　　[1]孙炳栋．化工精馏高效节能技术开发及应用[J]．化工设计通讯，2019，45（5）：155．

　　[2]魏文博．化工精馏高效节能技术开发及应用[J]．石化技术，2020，27（1）：23-24．

　　[3]张茂辉．化工精馏高效节能技术开发及应用[J]．化工设计通讯，2021，47（2）：78-79．

　　（责任编辑：周羿廷）