精餾塔工藝操作的影響因素及提高效率措施淺析

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精餾塔工藝操作是化工生產(chǎn)過程中能源消耗量最大的工藝環(huán)節(jié)之一,其精餾效果會(huì)受到較多因素的影響,比如:操作工藝、分離物的組成、分離物的性質(zhì)、塔內(nèi)件類型、塔高與塔徑等,若其中一個(gè)因素發(fā)生變化,則會(huì)產(chǎn)生“蝴蝶效應(yīng)”,影響工藝處理的整體效果。因此,如何提高精餾塔工藝效果,降低精餾工藝處理中的能源損耗,提高能源利用率,是當(dāng)下化工操作人員需要重點(diǎn)思考的問題。

一、精餾塔工藝操作原理

精餾塔是一種能夠進(jìn)行蒸餾處理的氣液塔式接觸設(shè)備,通常可以分為填料塔與板式塔,不同的塔具有不同的操作方式。在精餾塔工藝處理的過程中,是氣相物質(zhì)與液相物質(zhì)的互相轉(zhuǎn)化過程;氣相物從精餾塔的底部進(jìn)入,在塔的內(nèi)部與頂部下降液相發(fā)生接觸,氣相中難以揮發(fā)的物質(zhì)向液相方向進(jìn)行轉(zhuǎn)化,同時(shí),液相中容易揮發(fā)的物質(zhì)又會(huì)轉(zhuǎn)化為氣相。隨著工藝處理,液相物質(zhì)逐漸在精餾塔的底部聚集,而殘余的氣相物質(zhì)則上升到塔頂,逐漸實(shí)現(xiàn)了輕組分(易揮發(fā)組分)與重組分(難揮發(fā)分組分)的分離。分離之后,氣相進(jìn)入冷凝器(全凝器和半凝器)冷卻,一部分作為回流,一部分移出系統(tǒng);在塔底取出的液體則會(huì)被送入再沸器中,蒸發(fā)處理,轉(zhuǎn)化為氣相,剩余的液體則作為釜?dú)堃罕蝗〕鰜韀1]。

二、精餾塔工藝操作的影響因素分析

第一,精餾操作壓力因素,在精餾塔工藝操作的過程中,無論是工藝過程還是塔的設(shè)計(jì),都是在固定塔壓之下進(jìn)行的,穩(wěn)定的塔壓能夠有效控制塔的穩(wěn)定性,提高精餾效率。此時(shí)若出現(xiàn)壓力波動(dòng),就會(huì)改變相組的成分,干擾塔的作業(yè)效率;若塔內(nèi)的壓力驟然加大,則會(huì)降低液相物質(zhì)的揮發(fā)程度,甚至不能夠?qū)⒁合辔镔|(zhì)中的氣相分離出來,達(dá)不到蒸餾效果。

第二,進(jìn)料量因素。在精餾塔的工藝操作過程中,若技術(shù)人員沒有有效控制進(jìn)料量,導(dǎo)致進(jìn)料量過大,則會(huì)加大再沸器與冷凝器的承受能力,當(dāng)超過再沸器和冷凝器的能力時(shí),會(huì)使精餾塔內(nèi)的溫度失去平衡,導(dǎo)致蒸汽的揮發(fā)速度過快,影響氣液物質(zhì)的轉(zhuǎn)變情況,降低精餾效果。若進(jìn)料速度太快,則會(huì)增加精餾段的蒸汽量,促使精餾段的回流量增加,造成液壓成分重度過大,影響精餾產(chǎn)品的質(zhì)量,導(dǎo)致精餾產(chǎn)品不合格[2]。

第三,進(jìn)料溫度因素。在精餾塔的工藝操作過程中,控制進(jìn)料溫度是極為重要的工作環(huán)節(jié),能夠直接影響蒸餾效果。一般來說,若進(jìn)料溫度較低,會(huì)在一定程度上增加塔底沸騰器的熱量負(fù)荷,甚至不能達(dá)到汽化目的;若進(jìn)料溫度較高,則會(huì)影響精餾塔的溫度,破壞物質(zhì)轉(zhuǎn)換平衡,影響蒸餾產(chǎn)品的質(zhì)量。

第四,回流比因素。在精餾塔的運(yùn)行過程中,技術(shù)人員為了提高產(chǎn)品質(zhì)量,保證產(chǎn)品的合格率,會(huì)結(jié)合實(shí)際情況,調(diào)整回流比。在進(jìn)料負(fù)荷波動(dòng)不是很大的情況下,回流量一般保持恒定,這樣就保證了整個(gè)精餾塔的穩(wěn)定,這點(diǎn)相當(dāng)重要。但遇到特殊情況,則需調(diào)整回流不,如果想提高塔頂部產(chǎn)量,則減小回流比,但蒸餾產(chǎn)品純度會(huì)下降;若塔頂?shù)某煞种亟M分含量過多,則可以適當(dāng)加大回流比,降低重組部分的壓力,提高產(chǎn)品的質(zhì)量[3]。

三、精餾塔提高效率的措施

首先,要優(yōu)化精餾塔的工藝過程,簡(jiǎn)化操作過程。為了進(jìn)一步提高作業(yè)效率,要認(rèn)識(shí)到原有精餾塔工藝的復(fù)雜情況,認(rèn)識(shí)到其受到眾多因素影響的本質(zhì)原因以及影響的具體后果。要根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化控制工藝過程,調(diào)整精餾過程中的進(jìn)料速度、回流比等等工藝參數(shù),保證每一環(huán)節(jié)的工藝質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。提高精餾塔的能源利用率,比如:要將精餾塔的余熱進(jìn)行回收,作為其他的工藝處理的熱源;還要合理設(shè)計(jì)回流比,更換塔設(shè)備,比如:板式塔,在不影響精餾工藝效果的同時(shí)降低回流比例,提高精餾塔工藝操作的科學(xué)性[4]。

其次,要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。比如熱泵精餾技術(shù),熱泵精餾主要就是利用精餾塔熱泵設(shè)備,在一定程度上提高精餾塔頂層的蒸汽溫度,促使其能夠成為再次沸騰的熱源,提高熱能利用率。在精餾塔的工藝操作過程中,利用熱泵設(shè)備,將塔頂易揮發(fā)組分壓縮之后在進(jìn)行升溫處理,作為再沸器的熱源,使再沸器中的部分液體發(fā)生氣化轉(zhuǎn)化,并且促使本體冷凝,轉(zhuǎn)化成為液體,再經(jīng)過節(jié)流閥,回到塔頂,成為回流液;在塔頂?shù)牧硪徊糠之a(chǎn)品則可以取出來。引進(jìn)此種設(shè)備之后,無需再向再沸器提供熱源,能夠大大降低熱能源的消耗。

最后,多效精餾技術(shù)是一種較為常見的節(jié)能技術(shù),能夠?qū)⒍鄠€(gè)精餾塔相連接,將前一級(jí)的塔頂蒸汽作為后一級(jí)的塔釜加溫?zé)嵩?實(shí)現(xiàn)熱源的連續(xù)利用,提高精餾塔工藝操作過程中的能源利用率,節(jié)省能源資源,還能夠大大降低生產(chǎn)成本,能夠促進(jìn)化工企業(yè)良性發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述,在精餾塔工藝操作的過程中,會(huì)受到進(jìn)料量大小、回流比大小、精餾操作壓力及進(jìn)料溫度等多種因素的影響。要想在最大程度上保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量,提高精餾過程中的能源利用率,則需要不斷完善工藝方案,優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝操作流程,引入最新技術(shù),比如:多效精餾技術(shù)、中間再沸技術(shù)、冷凝技術(shù)等,提高生產(chǎn)效率,降低能源損耗,促進(jìn)化工企業(yè)的良性發(fā)展。