化工生產(chǎn)中降低精餾技術(shù)能耗的措施

王 燚

（大慶油田化工有限公司輕烴分餾分公司，黑龍江大慶 163000）

精餾技術(shù)來(lái)源于古代的釀酒和煉油，精煉技術(shù)不斷發(fā)展，后來(lái)在醫(yī)藥、煉油以及食品等工業(yè)進(jìn)行了更加廣闊的應(yīng)用，隨著1970年能源危機(jī)的到來(lái)，精餾技術(shù)不斷向著更高技術(shù)的方向進(jìn)行發(fā)展。

1 利用新興技術(shù)改進(jìn)填料塔

填料是填料塔的重要傳質(zhì)內(nèi)件，其性能直接受填料的表面濕潤(rùn)程度和氣液兩相流體分布的均勻程度的影響。為了能夠幫助填料塔不斷創(chuàng)新型發(fā)展，需要從新型填料的規(guī)整填補(bǔ)之中，不斷結(jié)合綜合性的傳質(zhì)學(xué)研究性質(zhì)。首先，從新型填料入手，需要按照材料的分類，讓金屬板波紋填料和金屬絲網(wǎng)波紋填料這兩大類材料能夠進(jìn)行過(guò)化學(xué)分離，通過(guò)分離實(shí)驗(yàn)，能夠提升填料的分離效率。經(jīng)過(guò)這樣的分離實(shí)驗(yàn)之后，不僅能夠通過(guò)理論塔板數(shù)高，大的通量幫助降低壓力；還可以減壓靜精餾，精密、大型的高真空精餾裝置能夠不斷分離熱敏性物系和高純度產(chǎn)品，不斷改善填料的效率。其次，散堆填料的新型高效能夠從金屬鮑爾環(huán)和金屬階梯環(huán)填料兩種材料上進(jìn)行改善，金屬鮑爾環(huán)采用金屬薄板的沖軋方式，在環(huán)壁上開(kāi)了許多窗孔，能夠使得填料層的氣液得到較高較大程度的改善；金屬階梯環(huán)填料提高了環(huán)的高度，而且在原有鮑爾環(huán)調(diào)料的基礎(chǔ)上，在側(cè)端增加了錐形翻邊，這樣能夠在同樣液體的噴淋下，獲得較高的蒸餾效果，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，金屬階梯環(huán)填料能夠比鮑爾環(huán)提高10%～20%的泛點(diǎn)氣速，在同等氣速下，壓力也能夠獲得三分之一左右的降低。所以綜合來(lái)說(shuō)，使用金屬階梯環(huán)填料是降低能耗的一大進(jìn)步，尤其是它能夠和其他鞍形填料液體相配合，不斷結(jié)合多種填料的特點(diǎn)，讓調(diào)料的工業(yè)使用效果能夠從通量大、壓降小、分布性能好等方面，在精餾的過(guò)程之中，降低水中污染物的產(chǎn)量，所以需要在填料塔的使用過(guò)程之中，不斷結(jié)合具體的生產(chǎn)要求，例如在化工和甲醇精餾過(guò)程中常用導(dǎo)向篩板和新型高效填料[1]。

2 提高干燥過(guò)程的節(jié)能問(wèn)題

干燥過(guò)程是各類工程的廣泛操作過(guò)程，所以對(duì)干燥過(guò)程的能源節(jié)約，能夠較大程度節(jié)省能源的消耗，要想獲得良好的節(jié)能過(guò)程，就必須選用合適的干燥流程和設(shè)備，根據(jù)不同的物料來(lái)選擇合適的干燥產(chǎn)品。首先，對(duì)原材料的處理是保證干燥過(guò)程順利進(jìn)行的第一步，所以在干燥的操作流程上，需要對(duì)原料盡可能地進(jìn)行預(yù)處理，通常是利用機(jī)械來(lái)脫離一部分游離的水分，因?yàn)闄C(jī)械能夠在消耗較低熱量的情況下，不斷分離能量，改造物質(zhì)的熱狀態(tài)。在具體的工業(yè)精餾技術(shù)過(guò)程中，需要盡可能提高干燥介質(zhì)的進(jìn)氣溫度，讓干燥過(guò)程可以消耗能量，不斷減少干燥廢氣的熱效率，如果遇到物料的處理具有一定的熱敏性，所以需要用中間加熱的方式，不斷提高效率，盡量提高熱效率。其次，降低干燥介質(zhì)的進(jìn)口溫度也是提高干燥過(guò)程的一大重點(diǎn)措施，介質(zhì)的濕度低能夠避免設(shè)備的堵塞，所以需要在廢氣循環(huán)的過(guò)程中，將大量含有熱量的廢氣返回預(yù)熱室，與新鮮空氣來(lái)混合使用。通過(guò)余熱的重新利用，能夠降低干燥介質(zhì)的出口溫度、提高介質(zhì)的濕度，所以可以提高熱傳系數(shù)，減少換熱面積，進(jìn)一步減少干燥介質(zhì)的消耗能量，以提高干燥操作的熱效率，防止干燥產(chǎn)品的反潮。所以總的來(lái)說(shuō)，提高干燥過(guò)程不僅需要用高溫來(lái)烘焙介質(zhì)，還需要防止一次高溫過(guò)程可能產(chǎn)生的腐蝕問(wèn)題，所以需要不斷細(xì)化原料的處理過(guò)程，從預(yù)處理開(kāi)始，用熱效率高的傳熱設(shè)備，用空心環(huán)管換熱器來(lái)替換一般的管殼型換熱器，在降低降低設(shè)備的投資費(fèi)用的同時(shí)提升換熱系數(shù)[2]。

3 提高結(jié)晶分離的節(jié)能技術(shù)

在一般的化工生產(chǎn)之中，重要的裝置一般由多個(gè)反應(yīng)器和分離設(shè)備組成，在進(jìn)行分離操作的時(shí)候，節(jié)能技術(shù)能夠提高結(jié)晶分離的效用，需要貼合不同行業(yè)的結(jié)晶析出需求，在利用多種化學(xué)反應(yīng)的原則上，提升產(chǎn)品的資源利用效率。結(jié)晶分離技術(shù)是分離混合物的常用方法，傳統(tǒng)的結(jié)晶分離消耗較高，所以對(duì)新型結(jié)晶技術(shù)的探尋，也成為了國(guó)際性技術(shù)的探索重點(diǎn)。目前新型的結(jié)晶技術(shù)有萃取結(jié)晶技術(shù)、熔融結(jié)晶技術(shù)以及高壓結(jié)晶技術(shù)，這些技術(shù)各有所長(zhǎng)，能夠貼合不同工業(yè)生產(chǎn)的方式。首先從萃取結(jié)晶技術(shù)出發(fā)，它是萃取技術(shù)和結(jié)晶技術(shù)的耦合技術(shù)結(jié)合，所以能夠在沸點(diǎn)等物性比較接近的混合物中提高結(jié)晶分離，幫助精餾技術(shù)的發(fā)展。例如在二甲苯的混合物中，四氯化碳能夠幫助二甲苯的混合液分離，從而提高對(duì)二甲苯的回收效率，維持在90%的效率；而且在無(wú)機(jī)混合物的分離之中，也能夠發(fā)揮出較高的效用，碳酸鈉水溶液，能夠在添加了正丁醇之后，透析出高濃度的碳酸鈉晶體。其次，熔融結(jié)晶技術(shù)能夠在低能耗的時(shí)候，進(jìn)行結(jié)晶相變，尤其是低操作的溫度，能夠高選擇性的地制取出較高純度的產(chǎn)品，化工生產(chǎn)的過(guò)程中，國(guó)際制取復(fù)合式懸浮結(jié)晶型和逐步凍凝型等熔融結(jié)晶裝置，而國(guó)內(nèi)也成功的開(kāi)發(fā)出液膜結(jié)晶設(shè)備，但是這些技術(shù)也需要根據(jù)化學(xué)工業(yè)的需求來(lái)進(jìn)行調(diào)度使用。例如高壓結(jié)晶技術(shù)作為利用加壓形成的分離技術(shù)，可以根據(jù)物系中包含著的雜質(zhì)降低熔點(diǎn)，對(duì)應(yīng)相變壓力的上升，以便在結(jié)晶的過(guò)程中可以增加固相含量，進(jìn)一步提高液相雜質(zhì)的濃度，使得母液經(jīng)減壓過(guò)程，分離到更加純粹的晶體物質(zhì)[3]。

4 發(fā)展多重膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是降低精餾技術(shù)能耗的重要環(huán)節(jié)，目前在技術(shù)上，膜分離已經(jīng)能夠利用特定膜的滲透作用，在外界能量的推動(dòng)之下，不斷混合氣相，發(fā)展了多重的技術(shù)，我國(guó)從20世紀(jì)末開(kāi)始進(jìn)入到了應(yīng)用階段，在食品加工、海水淡化以及醫(yī)藥等領(lǐng)域，能夠不斷幫助溶液濃縮的分離。例如，氣體分離膜技術(shù)率先從合成氨廠之中，在弛放氣之中回收氫氣，從而在甲酸裝置之中以合成氣為原料，得到一氧化碳，所以比深冷分離法更加節(jié)能環(huán)保。氣體分離膜技術(shù)能夠幫助常規(guī)的技術(shù)提高化學(xué)作用的思路，在進(jìn)行空氣制冷蒸餾的過(guò)程之中，冷凝法從氣體混合物之中，去除冷凝的有機(jī)蒸氣，在占地面積的裝置上能夠減輕化學(xué)的負(fù)擔(dān)。除了這種分離技術(shù)，離子膜技術(shù)是生產(chǎn)高純度燒堿的重要技術(shù)方式，這種比起隔膜法能夠降低能耗；膜蒸餾技術(shù)能夠用膜技術(shù)和蒸發(fā)過(guò)程相結(jié)合的膜進(jìn)行分離，因?yàn)樗玫哪げ槐惶幚?，所以溶液浸濕的膜能夠在兩?cè)和不同種類的溶液進(jìn)行接觸，熱的待處理溶液和冷的水溶液，能夠在膜面形成組分汽化，這樣一來(lái)，熱側(cè)將組分阻擋在外，而冷側(cè)能夠使得溶液通過(guò)，從而達(dá)到混合物分離或提純的效果。所以綜合來(lái)分析膜分離技術(shù)的價(jià)值，它雖然研究的起步較晚，卻能夠在有機(jī)溶劑脫水、水中脫除微量有機(jī)物等化學(xué)方案之中，不斷結(jié)合最新的前途技術(shù)，幫助分離技術(shù)能夠在科研的支持下，不斷發(fā)展未來(lái)多樣化的分離技術(shù)。

5 總結(jié)

總的來(lái)看，化工生產(chǎn)的生產(chǎn)過(guò)程有著較多的的技術(shù)分類，精餾技術(shù)能夠幫助醫(yī)藥、食品安全以及工業(yè)廢水等，用較低的技術(shù)來(lái)獲得較高純度的高價(jià)值處理成就。除了文中涉及到的內(nèi)容，電滲析、超濾膜以及其他印染廢水等處理方式，能夠在溶劑、滲透膜等工具的效用下，保證新設(shè)備和新技術(shù)能夠降低能耗，不斷推出更多高附加值的化工產(chǎn)品。