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化工生产中降低精馏技术能耗的思路探析

作者:user 来源:  日期:2019-10-23 20:44
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在化工生产当中,主要是具有高技术的标准以及高投入作为具体要求的,而在我国的化工领域里,已经有了很多年的发展了,由于我国的化工产品可以满足市场的大量需求,并且在国外市场也有占有了一定的份额。然而,由于在我国的化工生产当中,一般生产设备还处于落后的状态,并且生产效率也非常低,存在较大的能耗,在生产过程当中,也污染了环境。所以,对于化工生产等一些企业来讲,就必须要应用更加完善的管理措施,并且改变陈旧的生产思路,应用新设备和新技术,从而更好的降低能耗,并且在生产当中得到更多的优势。 
在一般的化工生产当中,其重要的装置都是由一个或都几个反应器、分离设备以及换热器、机和泵等设备组成。在进行分离操作时,可以为产生的化学反应提供有着较好质量的原材料,从而进一步减少对催化剂或者是反应出的有害杂质,也可以降低不良反应,同时也提高了生产效率。此外,也可以对一些反应物起到一个提纯的作用,进而生产出合格的产品,也可以进行循环使用。所以,应用分离操作这种技术应用在资源利用以及环保当中的作用是十分明显的,并且在化工生产过程当中也具有一定位置,可以提升产品质量以及经济收益,具有重大的影响作用。 

1 关于精馏技术的主要发展 

在现代化工生产应用的分离技术当中,便用最为广泛的就是精馏,这种技术的应用会大大高于其它的分离方法,同时也大大高于现在普遍使用的分离方法,因此,更为广泛的被应用在石油炼制、食品、化学工业以及医药工业等不同的领域当中。此外,精馏技术也属于高费用以及在高耗能产生过程当中,它的能耗大约可以占到总能耗的一半,或者是更多。由于应用精馏这种生产技术主要来源于古代,主要是应用在炼油和酿酒的生产过程当中,在上个世纪当中,主要是对于石油化工生产,从而也就成为当代化工行业一个主要的生产操作。精馏技术主要有三个发展阶段: 
1)从20世纪的50年代开始,最为重要的一个发展方向就是为了可以扩大精馏的生产规模。 
2)从20世纪60的年代开始,其重要发展目标则是为了可以更加严格的对精馏过程进行计算,也就是对计算机模拟进行发展。 
3)从20世纪的70年代开始,出现了能源危机,所以这也导致精馏技术得以向节能以及高效的方向进行发展。 
在现阶段,精馏技术主要的发展已经扩大在更为高效的蒸馏设备以及新技术当中的应用与开发。在当前情况下,必须要根据发展需要研制成为陶瓷板波纹填料、金属板波纹填料、丝网填料等相应的材料,而波纹填料具有更为广泛的应用。同时,应用在传统的精馏技术的范围也在不断的提高,但也遇到了一些不同以往的问题,致使出现具有较大能耗的分离。在近些年以来,由于出现了很多新的精馏技术,有吸附精馏、惰性气体精馏、添加物精馏、分子精馏、反应催化精馏以及膜蒸馏等技术,所以在通过很长时间的发展以及研究我们发现,精馏技术已经逐步的更为成熟了。它的发展方向也已经有了明显的变化,并且通过化学手段或者是物理方法改变了对原有物系的本质,从而进行分离,渐渐的向着低成本、低能耗的方向发展。此外,在研究精馏基础的方面,已经逐渐的由宏观向着微观发展,或者是整体向着局部发展,要进一步研究的目标也已经有所转移了。应用高新技术进行研究,由传统理论向着科学的方向不断的来拓展。 

2 节能技术的思路方法 

1)在化工生产过程当中,由于精馏过程主要是通过把物理转化为扩散的效能过程,所以在发生物理效能时也会减少其损失。通常情况下,精馏过程损失有效能主要是通过以下几点的不可逆性所引起的。
①通过流体流动压降所引起的;
②在不同浓度的物流间以及在非常不平衡的物流间发生的传质情况混合产生的;
③在不同温度物流间的混合所产生的。由于在温差或者是在压差的过程具有一定的推动力,越大的推动力其可逆性就会越大,并且造成的效能损失也就越大。所以,如果要降低有效能的损失,最为关键的一点就是要降低它的推动力。并化工生产中如果要降低精馏节能的主要途径就是要是减少它的推动力,然而推动力在精馏过程当中又是不可缺少的,也必须要保持的,因此,在对其设计时,应充分考虑到它们之间的影响作用。比如,可以利用提高塔板数,从而减少回流比,应注意到塔底和塔顶之间的温差,如果增加了则会造成有效能进步的损失。所以,必须要综合的了解它们之间相互协调的影响作用,并且找到更为可行的方法措施。应用的节能方法主要有几种:可以通过热力学作为基础,并且利用它自身的冷能或者是热能作用。比如可以提高保温保冷或者是潜热等,可以把精馏的原理作为一个重要的基础,从而降低在精馏过程当中的需要。 
2)目前在在我国,化学工业生产随着不断的进步,尤其是在石油工业领域的发展当中,精馏技术应用的范围已经更为广泛了。由于精馏主是通过分离液体的混合物进行操作的,一般在这种操作过程当中主要是把一部分的液体混合物进行了汽化,并且发挥出了它的不同特性,以达到分离为主,而分离的过程主要是在气相与液相之间进行传递完成的,有间歇精馏与连续精馏两种方式,在化生产过程当中主要是以连续蒸馏为主,只有在小规模的生产场合当中只应用间歇蒸馏。也可以把精馏方式分成特殊、简单以及平衡这三种精馏方式。通常情况下,对比较容易分离的物质可以应用简单的精馏方式,而对于那些不容易分离则可以应用普通精馏的方式,对于那些不能实现的分离则可以应用特殊精馏方式。把操作精馏压强可以分成加压精馏、常压精馏以及减压精馏,在生产过程当中主要是应用了常压精馏。当常压不能达到分离时,则要通过加压精馏处理,或者是出现较高的沸点时,则可以做减压处理。 

3 结论 

由于计算机技术在随着不断的发展更新,这对于精馏过程的仿真以及模型化也已逐步的成为操作、工艺设计最为重要的一个工具,对此,为了更好的对其控制以及优化,就必须要不断的提高化工生产中的精馏技术水平,并且在这个过程当中建立一套科学的模型,这也是最为关键的一点。由于动态模型主要是通过具有很大刚性度以及维数较高的微分方程来组成的,所以它具有较为复杂的动态特性。在自动化的领域当中,由于精馏过程它不仅仅只是给出了一定的变量关系,同时也给出了各变量不同的变化规律,它主要是适用在经常出现变量动态的变化当中,并且对实际生产加以控制、分析以及操作等。一般情况下,精馏过程主要是进行连续性的生产,所以它不会把提高效益的方法用在生产当中,而是应该先在计算机上做好运行实验,再应用到实际的生产当中,并在现场进行反复试用再投入工业生产当中。因此,在建立精馏过程的仿真以及动态数学模型时,在各种生产中都可以研究它的变化情况,也可以通过控制优化方案,从而选定基础,提高经济效益。 

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