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精馏技术研究进展与工业应用

作者:user 来源:  日期:2019-10-17 20:38
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精馏技术作为一项关键共性技术,在石油化工、化学工业中应用范围较为广泛。凭借其不可替代的作用和优势,近年来为石化行业产品升级、工艺改进和效益提升带来了全方位的推动。然而基于其特点和技术要求,以往传统精馏装置正面临着前所未有的挑战,为此加大对精馏技术的研究十分必要,且势在必行。本文重点探究精馏技术的工作原理,并对其在工业应用进行了分析和展望,以供参考。 
众所周知,化学产业作为国民经济的支柱,随着社会经济的发展以及民众对化工产品需求的升级,尤其在全社会加强对环保领域重视的背景下,分离技术随之呈现出了新的发展趋势。而精馏技术属于分离技术的一种,同时也是最为成熟和应用范圍最广的技术,在化工行业中占据着举足轻重的地位。近年来,国内精馏塔技术取得了前所未有的发展,但是受塔内部流体复杂性的影响下,研究精馏塔技术不仅是确保化工行业节能高效的必要保障,更是降低成本,摆脱以往经验束缚的有力跟进。为此,本文对精馏塔技术类型、数字模型、催化剂、装填方式以及在化工工业生产中的应用展开了具体分析和研究,以为精馏技术的进一步创新和完善提供些许助力。 

1 精馏塔的种类 

1.1 板式塔 
精馏技术的应用离不开精馏塔的存在,精馏塔的发展分为板式塔和填料塔两类精馏塔的发展方向,在1813年板式塔被首次提出,其中主要以泡罩塔板为主,当时的板式塔还处于技术领先地位,其分为泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板等多种类型,当时板式塔因具有结构简单等特点被广泛应用于加压与多侧线采出的工艺流程中,并且板式塔的造价相对较低,因此板式塔被很多工业企业一直沿用至今。而其发展也具有两百多年的历史。 
1.2 填料塔 
填料塔根据其填料的外形结构分为散堆填料规整填料两种,其中散堆填料因其外形结构是颗粒状,所以具有抗堵等优良的性能,在气体净化等领域被广泛的应用。而规整填料则是具有堆砌整齐、规则几何图形结构的填料,因此在应用中主要是具有操作弹性较大、适应性强以及处理量大等特点,主要应用在化工分离装置中。 

2 热泵精馏技术 

热泵精馏通过对机械功的补偿和消耗,将精馏塔顶部的低温区域内的热量传递到塔釜的高温区域,使塔顶区域的低温蒸汽转换为塔底再沸器的热源。根据生产工艺和介质的具体划分,热泵精馏可以分为直接塔顶式热泵精馏和间接式热泵精馏类。直接塔顶式热泵精馏系统由精馏塔、压缩机、驱动器、蒸发器和辅助蒸发器5个部分构成。直接塔顶式热泵精馏所需再热介质为现成的,不需要再寻找载热介质,同时由于该系统只需要一个热交换器交换热量,压缩机的压缩比通常较低,可以大大降低压缩机功耗,提高压缩效率,另外,系统整体的结构较为简单,易于维护。间接式热泵精馏主要包括精馏塔、压缩机、驱动器、蒸发器、辅助蒸发器、冷凝器和膨胀阀构成。间接式热泵精馏系统能够完全隔离精馏塔中的待分离产品和工质。可以直接使用标准精馏系统,有效降低了系统的设计和控制难度。另外,相对于直接塔顶式热泵精馏,其结构中多加入一个热交换器,导致其效率略低于直接塔顶式热泵精馏。间接式热泵精馏以水作为工质,相对于普通制冷剂,具有较大的优势,水具有较高的化学和热稳定性,工程设计时,其物性数据十分丰富,泄露时不会对人和周围的环境产生危害,而且成本较低,最重要的是水具有极强的导热性能,在热交换过程中所需要的热交换面积较小,特别适合塔底温度较高的精馏系统。 

3 精馏技术的工业应用 

3.1 精馏过程的节能技术 
精馏过程中节能技术的应用主要是针对回流比、操作的压力等具体参数做出优化。对回流比进行适当的优化,能够有效地降低或提升能耗。降低精馏塔中的操作压力,能够适当的减小系统中的有效能损耗,由此达到节能的最终目的。相比来说,轻烃和气分等工艺流程可以有针对性的进行加压精馏的操作,从而达到提升塔顶温度的效果,这个过程省去了冷冻介质,实现了节能的目标。 
3.2 精馏过程的强化技术 
精馏过程中的强化技术是提升效率、降低能耗并减少废气排放的重要手段,这是当今社会化学工业发展的重要方向。化工过程中的强化主要包含着生产设备的强化过程和生产流程的强化过程。对生产设备进行适当的强化包含着开发新型的高效传质元件,同时开发出紧凑的传热元件与新式的微反应器等多种技术手段;生产过程中的强化包含着反应及分离祸合等技术方法。 
3.3 裂解汽油回收和苯乙烯提纯 
裂解汽油副产品中含有丰富的石油化工化合物,如果对其进行提纯并加以充分利用,将产生相当大的经济效益。由于这些组分沸点接近,形成了络合物,采用传统分离方法很难将其分离。而萃取精馏技术的发展为其提供了可能,萃取精馏技术通常用于从裂解汽油的轻组分中提纯丁二烯和异戊二烯,实际上也可以用于从料中有效分离苯乙烯。 
总之,化学工业依然是国民经济中不可或缺的支柱,而精馏技术凭借其优越的性能更是在化工分离领域中占据着至关重要的地位,它不仅能够为企业带来巨大的经济效益,而且是社会可持续发展的绝对保障。为此化工行业要加大对精馏技术的重视和研究,转变以往传统技术的弊端,进而向高效、绿色、节能以及集成化方向发展,通过全面的改造和升级,相信精馏技术定会得到优化,最终为石化行业发展提供健全的支撑。 

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