化工精餾高效節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

張茂輝

（大慶油田化工有限公司輕烴分餾分公司，黑龍江大慶 163000）

1 化工精餾高效節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的意義

1.1 有利于降低化工精餾過(guò)程的能量消耗

化工精餾過(guò)程是借助液相和氣相之間的相互轉(zhuǎn)化，將易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分進(jìn)行有效的傳質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的工藝流程。研究人員加強(qiáng)對(duì)于化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，能夠?qū)鳠岱磻?yīng)速度進(jìn)行有效的控制，對(duì)于出現(xiàn)的巨大蒸汽損耗進(jìn)行有效的調(diào)整，從而對(duì)于蒸餾塔內(nèi)部的溫度差異進(jìn)行靈活化的轉(zhuǎn)變，將精餾塔內(nèi)部的蒸汽熱量進(jìn)行充分的應(yīng)用，借助分級(jí)換熱技術(shù)的應(yīng)用，將信號(hào)傳遞過(guò)程進(jìn)行有效的數(shù)字化處理，從而提升信息傳輸?shù)男屎途龋瑸闊崃空{(diào)整方案的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 有利于提升化工精餾過(guò)程的質(zhì)量和效率

化工精餾過(guò)程是在多個(gè)蒸餾塔內(nèi)進(jìn)行操作的，呈現(xiàn)出了多程序串聯(lián)運(yùn)行的能量輸送特點(diǎn)，這在很大程度上決定了節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的模式和方法。研究人員加強(qiáng)對(duì)于高效節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，能夠通過(guò)對(duì)于蒸餾塔散失能量的全方面收集，實(shí)現(xiàn)能量的有效聚合，從而進(jìn)行能量的再次分配，提升了精餾過(guò)程的能量利用效率，對(duì)于冷凝以及氣化過(guò)程的能源消耗起到了保障性的作用，從而提升了精餾工藝的應(yīng)用效果，更好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)于混合物質(zhì)的有效分離，提高了分離組分的純度，從而加強(qiáng)了化工精餾過(guò)程的質(zhì)量和效率。

1.3 有利于促進(jìn)化工行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展

在化工行業(yè)的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于混合物質(zhì)的分離一直是行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)，如何降低能源的損耗和提升能源的利用率，一直是重要的課題之一，對(duì)于間接提升化工行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有至關(guān)重要的作用。由于蒸餾過(guò)程是化工行業(yè)分離混合物的最主要方式，其能源消耗率占整個(gè)行業(yè)的70%及以上，精餾過(guò)程是蒸餾工藝的主要步驟之一，能源消耗占比能夠達(dá)到50%以上，所以加強(qiáng)對(duì)于精餾過(guò)程高效節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，能夠降低大部分的能量損耗，提升物質(zhì)分離的質(zhì)量和效率，促進(jìn)化工行業(yè)的穩(wěn)定長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2 化工精餾高效節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用問(wèn)題

2.1 分級(jí)換熱技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用缺乏有效性

分級(jí)換熱技術(shù)是通過(guò)將具有不同熱量的物質(zhì)借助中間換熱器進(jìn)行有效的熱量傳遞，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于富余熱量進(jìn)行高效利用的有效節(jié)能技術(shù)。目前在化工精餾的過(guò)程中，由于換熱器裝置的不穩(wěn)定，以及對(duì)于換熱流程規(guī)劃不科學(xué)的原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)收集困難和預(yù)測(cè)數(shù)值不準(zhǔn)確的問(wèn)題，給熱量調(diào)整的方案應(yīng)用造成了較大的阻礙作用，不利于降低精餾過(guò)程的能量消耗，難以對(duì)多余熱量進(jìn)行有效的再分配，降低了換熱效率，不利于分級(jí)換熱技術(shù)的有效應(yīng)用。

2.2 塔系熱集成技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用缺乏科學(xué)性

塔系熱集成技術(shù)指的是對(duì)串聯(lián)蒸餾塔散失熱量的有效收集，從而實(shí)現(xiàn)集成熱量再分配的高效節(jié)能技術(shù)。目前由于精餾塔內(nèi)部以及各塔系之間熱集成技術(shù)的應(yīng)用模式尚未成熟，難以進(jìn)行物料投放比例的科學(xué)設(shè)計(jì)，在很大程度上影響了熱量回收的效率，不利于進(jìn)行蒸餾塔物料的熱量信息整合，導(dǎo)致了精餾過(guò)程能量單方向利用的情況，給能量的多級(jí)使用造成了很大的阻礙作用，不利于化工精餾過(guò)程能耗的有效降低，提升了塔系熱集成技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的難度，給化工行業(yè)的節(jié)能生產(chǎn)推廣造成了不利的影響。

2.3 多效精餾技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用缺乏規(guī)范性

多效精餾技術(shù)指的是將每一個(gè)精餾塔看成一個(gè)效能組分，借助拓展工藝流程的方式，對(duì)于供給精餾塔的能量進(jìn)行重復(fù)式的使用，從而提高能量熱力學(xué)應(yīng)用效率的節(jié)能技術(shù)。在進(jìn)行多效精餾技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用過(guò)程中，由于對(duì)于不同塔系的控制程度難以進(jìn)行有效的統(tǒng)一，從而不利于進(jìn)行加熱蒸汽的循環(huán)化利用，對(duì)于順流、逆流和平流等物料流向難以進(jìn)行準(zhǔn)確的把控，在很大程度上影響了多效精餾技術(shù)的規(guī)范性開(kāi)發(fā)應(yīng)用，不利于降低化工精餾工藝的能量損耗率，造成了能量利用率大幅降低的問(wèn)題。

3 化工精餾高效節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用策略

3.1 加強(qiáng)分級(jí)換熱技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的有效性

為了有效地提升化工行業(yè)精餾工藝的能量利用率，實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)多級(jí)利用，促進(jìn)物質(zhì)分離和提純過(guò)程的質(zhì)量提升。對(duì)此，應(yīng)加強(qiáng)分級(jí)換熱技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的有效性，根據(jù)不同化工行業(yè)的物質(zhì)分離需求，建立健全分級(jí)換熱技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的規(guī)范機(jī)制，明確分級(jí)換熱技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提升操作人員的專(zhuān)業(yè)能力水平，加強(qiáng)對(duì)于溫差的靈活性調(diào)整，從而更好地提升蒸餾塔增效的技術(shù)應(yīng)用。對(duì)此，應(yīng)該加強(qiáng)換熱器裝置的穩(wěn)定性，科學(xué)規(guī)劃換熱流程，將數(shù)據(jù)收集過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和調(diào)整，明確整體熱效率和預(yù)期數(shù)值之間的潛在差距，從而更好地實(shí)現(xiàn)精餾節(jié)能的目的。同時(shí)應(yīng)該對(duì)于各類(lèi)換熱器進(jìn)行有效的研究分析，采取適宜的換熱器，按照特定傳熱種類(lèi)進(jìn)行換熱方案的制定，強(qiáng)化各類(lèi)換熱元件的高效應(yīng)用，在提升換熱效率的同時(shí)增強(qiáng)對(duì)于換熱器的日常維護(hù)和管理，促進(jìn)分級(jí)換熱技術(shù)的高效開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

例如，在加強(qiáng)換熱器裝置的穩(wěn)定性方面，應(yīng)該將底板和塔板作為操縱載體，明確對(duì)稱(chēng)位置，進(jìn)行中間換熱器的有效安裝。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于換熱流程的規(guī)劃，強(qiáng)化對(duì)于溫度數(shù)據(jù)的即時(shí)收集，采取紅外測(cè)溫技術(shù)的方式進(jìn)行溫度的數(shù)字化處理，通過(guò)對(duì)于物理材料的有效編號(hào)進(jìn)行冷凝劑的選擇，在最大程度上符合內(nèi)部溫差的調(diào)節(jié)需求，從而降低能耗的增加。另一方面，應(yīng)將直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器、間壁式換熱器進(jìn)行有效的應(yīng)用，采取有相變傳熱的方式，加強(qiáng)對(duì)于冷凝器和重沸器的日常維護(hù)，并且應(yīng)將各類(lèi)換熱元件如表面蒸發(fā)式空冷器進(jìn)行日常檢修操作，保證熱量調(diào)整過(guò)程的高效性，促進(jìn)化工精餾分級(jí)換熱技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的質(zhì)量提升。

3.2 完善塔系熱集成技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的科學(xué)性

為了更好地促進(jìn)混合類(lèi)化工物質(zhì)分離質(zhì)量的有效提升，降低蒸餾精餾過(guò)程中的能量損耗，在最大程度上保證熱量的充分使用。對(duì)此，各類(lèi)化工企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身的生產(chǎn)實(shí)際情況，結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)成果，對(duì)于塔系熱集成技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用進(jìn)行科學(xué)性的完善，增強(qiáng)熱集成技術(shù)應(yīng)用模式的成熟化和穩(wěn)定性，加強(qiáng)對(duì)于精餾塔物料投放比例設(shè)計(jì)的科學(xué)性，提升對(duì)于熱量信息整合的有效性，建立健全塔系熱集成技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的規(guī)范性機(jī)制，從而改變蒸汽熱量利用的方向性，為精餾塔系熱集成技術(shù)的有效應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

例如，在提升精餾塔物料投放比例科學(xué)性的方面，應(yīng)該保證塔內(nèi)持液量占總塔體積的百分?jǐn)?shù)在合理區(qū)間內(nèi)，在進(jìn)行精餾塔內(nèi)部熱集成時(shí)，以原油精餾為例，應(yīng)該根據(jù)原油的各組分進(jìn)行有效的分離，原油中的烴類(lèi)主要包括烷烴、環(huán)烷烴和芳烴，分別具有不同的餾分，對(duì)此，應(yīng)該按照各烴類(lèi)物質(zhì)的不同物理性質(zhì)進(jìn)行有效的回收，根據(jù)沸點(diǎn)差異進(jìn)行溫差平均值的比對(duì)計(jì)算，對(duì)于冷凝性較差的組分進(jìn)行有效的處理，將其置于對(duì)應(yīng)的精餾塔系中進(jìn)行損耗蒸汽熱量的收集，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于再沸器和冷凝器的有效使用，加強(qiáng)恒溫條件下再沸以及冷凝過(guò)程的能量利用效率，有利于據(jù)此對(duì)于溫焓圖進(jìn)行有效的分析，提升對(duì)于原油各餾分塔系的熱量回收效率，促進(jìn)塔系熱集成技術(shù)的規(guī)范性應(yīng)用。

3.3 提升多效精餾技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的規(guī)范性

為了進(jìn)一步提升化工行業(yè)精餾工藝的應(yīng)用成效，在最大程度上降低能量的不必要損耗，提升蒸汽熱量的循環(huán)使用效率，促進(jìn)能量供給成本的有效降低。對(duì)此，有關(guān)化工企業(yè)應(yīng)根據(jù)不同物質(zhì)提純的實(shí)際需求，加強(qiáng)對(duì)于多效精餾技術(shù)的工藝開(kāi)發(fā)，提升多效精餾技術(shù)的應(yīng)用效果，明確多效精餾流程操作的重難點(diǎn)，通過(guò)增強(qiáng)對(duì)于不同塔系控制程度的方式，加強(qiáng)對(duì)于物料流向的精準(zhǔn)化把控，明確多效精餾技術(shù)的應(yīng)用原理，提升對(duì)于多效精餾流程的深刻認(rèn)識(shí)，將多效精餾的節(jié)能效果和效數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，遵循多效精餾的應(yīng)用準(zhǔn)則，從而能夠有力地促進(jìn)多效精餾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)于多效精餾過(guò)程中操作人員工作水平的有效提升，定期開(kāi)展多效精餾模式的集中學(xué)習(xí)，將熱量循環(huán)模式的有關(guān)操作重點(diǎn)進(jìn)行講解，從而提升熱量綜合式設(shè)計(jì)布局的科學(xué)性和針對(duì)性，從人力層面保障了多效精餾技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的規(guī)范性，能夠?yàn)榛ば袠I(yè)精餾工藝節(jié)能降耗模式的推廣打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

例如，在多效精餾原理方面，應(yīng)該有效利用冷熱介質(zhì)之間的過(guò)剩溫差，按照逐塔逐級(jí)降低的能位規(guī)律，對(duì)于供給熱量蒸汽的循環(huán)使用進(jìn)行有效的操作，借助前效塔壓力比后效塔壓力高的原理，利用塔頂蒸汽冷凝熱量保有量較高的特點(diǎn)，對(duì)于后效塔釜液進(jìn)行有效的熱量傳輸，將塔頂蒸汽和塔底加熱蒸汽進(jìn)行有效的循環(huán)模式應(yīng)用，避免了外加蒸汽和冷凝介質(zhì)的中途添加，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。在多效精餾流程方面，應(yīng)該將加熱蒸汽和物料流向進(jìn)行有效的安排，明確順流、逆流和平流的走向，對(duì)于高壓塔和低壓塔的每效均有進(jìn)料進(jìn)行控制，促進(jìn)物料和蒸汽流動(dòng)方向的相同動(dòng)力提升。在進(jìn)行多效精餾節(jié)能效果和效數(shù)的計(jì)算方面，應(yīng)該借助η=（N-1/N）*100%的計(jì)算公式，在明確效數(shù)N的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算出具體的節(jié)能效果。由于塔系數(shù)量的不斷增加，能夠不斷提升節(jié)能效果，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得單塔精餾的節(jié)能效果為0，雙塔精餾的節(jié)能效果為50%，三塔精餾的節(jié)能效果為67%，隨著效數(shù)的增加，節(jié)能效果的提升率大幅下降，所以在考慮到節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，應(yīng)該合理確定精餾塔系的數(shù)量，一般維持在2～3左右為宜，從而促進(jìn)多效精餾流程的科學(xué)性提升，為化工精餾節(jié)能效果的有效加強(qiáng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了有效提升我國(guó)化工行業(yè)精餾過(guò)程中能源的利用率，進(jìn)一步增強(qiáng)化工行業(yè)的生產(chǎn)效率，提升我國(guó)工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)此，首先對(duì)于化工精餾高效節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的意義進(jìn)行了分析，并結(jié)合目前存在的三點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了闡述，從加強(qiáng)分級(jí)換熱技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的有效性、完善塔系熱集成技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的科學(xué)性、提升多效精餾技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的規(guī)范性三方面入手，提出了一些切實(shí)可行的應(yīng)用措施，以期能夠?yàn)榇龠M(jìn)化工精餾高效節(jié)能技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。