淺談精餾技術(shù)研究進(jìn)展與工業(yè)應(yīng)用

淺談精餾技術(shù)研究進(jìn)展與工業(yè)應(yīng)用精餾是化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的關(guān)鍵共性技術(shù)，廣泛應(yīng)用于石油、化工、化肥、制藥、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)。精餾具有應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，但存在設(shè)備投資大、分離能耗高等問題。文章介紹了精餾原理，分析了工業(yè)常用精餾技術(shù)應(yīng)用，探討了節(jié)能高效精餾技術(shù)開發(fā)的措施。標(biāo)簽：精餾技術(shù)；研究進(jìn)展；節(jié)能研究引言精餾是化工生產(chǎn)中常用的分離方法，它是利用液體混合物各組分的揮發(fā)度差異進(jìn)行分離的操作過程。精餾技術(shù)已經(jīng)過100多年的發(fā)展，并成為目前應(yīng)用最廣泛的一種分離技術(shù)，在化學(xué)工業(yè)、石油化工、精細(xì)化工、輕工化工、煤化工、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、原子能工業(yè)、冶金工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。1精餾原理精餾過程一般在精餾塔內(nèi)進(jìn)行，其精餾過程一般為原料液自塔的中部某適當(dāng)位置進(jìn)入塔內(nèi)，在塔頂設(shè)有冷凝器來將塔頂蒸汽冷凝，形成的冷凝液部分作為回流液，其余作為餾出液而排出精餾塔。該裝置以進(jìn)料口為分界嶺，其上部為精餾段，該區(qū)域內(nèi)上升蒸汽與回流液之間不停的通過逆流接觸而進(jìn)行著物質(zhì)傳遞，實現(xiàn)易揮發(fā)組分的增濃，加料口下段為提餾段，塔底裝有再沸器用來加熱液體產(chǎn)生蒸汽，蒸汽在上升過程中與下降的液體進(jìn)行逆流接觸并進(jìn)行物質(zhì)傳遞，從而使不能揮發(fā)的組分富集于塔底，最終作為塔底產(chǎn)品排出。2工業(yè)常用精餾技術(shù)應(yīng)用研究2.1催化精餾催化精餾是將固體催化劑以適當(dāng)?shù)男问教畛渑c塔內(nèi)從而實現(xiàn)催化反應(yīng)及精餾分離在同一個塔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行，其原理是借助于分離與反應(yīng)的耦合來強(qiáng)化反應(yīng)與分離。該工藝大部分反應(yīng)在該反應(yīng)段內(nèi)進(jìn)行，塔內(nèi)設(shè)置既起到催化反應(yīng)作用同時也起分離填料作用，近年來相繼出現(xiàn)了MTBE，TAME及ETBE等技術(shù)。對催化精餾而言，反應(yīng)段固體催化劑的選擇及填充方式是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于催化劑表面積越大則催化效果越好，因此從該角度而言催化劑顆粒越小越好，但顆粒過小則其難以裝填，同時又增大了蒸汽上升阻力，影響精餾分離過程，同時由于不同的反應(yīng)體系在相同的反應(yīng)塔內(nèi)的傳質(zhì)擴(kuò)散機(jī)理以及反應(yīng)動力學(xué)和熱力學(xué)均不相同，所以應(yīng)有針對性的選擇催化劑及其包裝結(jié)構(gòu)。2.2反應(yīng)精餾反應(yīng)精餾技術(shù)是將反應(yīng)過程和精餾過程在同一設(shè)備內(nèi)進(jìn)行耦合的過程，其可以代替醚化、加氫以及酷化等反應(yīng)。反應(yīng)精餾根據(jù)反應(yīng)體系及催化劑不同而分為均相反應(yīng)精餾和非均相反應(yīng)精餾。均相反應(yīng)精餾是指反應(yīng)僅發(fā)生在氣液兩相界而上，采用均相催化劑或不施加催化劑的工藝，該工藝在反應(yīng)物沒有特殊要求的情況下其反應(yīng)塔內(nèi)填料類型及方式可以相同，即不嚴(yán)格區(qū)分反應(yīng)段、精餾段和提餾段。由于該工藝僅適用于不加催化劑或只能采用均相催化劑的可逆反應(yīng)過程，因此其應(yīng)用范圍相應(yīng)受到限制，同時加入催化劑時而臨將催化劑從產(chǎn)品中脫除或回收的問題，因此其后續(xù)難度在很大程度上被增加，因此近年來該種工藝被催化蒸餾所取代。2.3添加劑精餾苯取精餾。其是在反應(yīng)器內(nèi)添加苯取劑來加速反應(yīng)進(jìn)行，該種工藝在石油化工行業(yè)如1，3一丁二烯、芳烴抽提、乙醇一水分離技術(shù)上得到廣泛應(yīng)用。加鹽精餾。該種工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是加鹽體系氣液平衡，同時該種工藝在理論上還不成熟，對所用鹽的選擇缺乏知道與標(biāo)準(zhǔn)，同時對加鹽能夠提高相對揮發(fā)度的機(jī)理尚不能解釋。2.4復(fù)合精餾膜精餾。其是將膜與精餾過程結(jié)合的分離方法，一般是用疏水性微孔膜將兩種不同溫度的溶液分離，實現(xiàn)較高溫度的液體內(nèi)容易揮發(fā)的物質(zhì)以氣態(tài)的形式透過膜進(jìn)入另一側(cè)并冷凝。該工藝不需要復(fù)雜的蒸餾系統(tǒng)即可得到純凈的餾出液。其具有單位體積的蒸發(fā)而積大、對設(shè)備要求低并且反應(yīng)過程中溶液濃度變化小的特點(diǎn)，同時其能在常壓和較低溫度下進(jìn)行，并且其可以利用工業(yè)余熱、地?zé)嵋约疤柲艿茸鳛闊嵩慈?。結(jié)晶精餾。該工藝不僅能有效的解決易結(jié)晶物質(zhì)在分離過程中以晶體形式析出而堵塞裝置的難題，并可以提高產(chǎn)品的純度以及加大傳質(zhì)推動力、強(qiáng)化精餾過程等優(yōu)點(diǎn)。3節(jié)能高效精餾技術(shù)開發(fā)的措施3.1完善操作條件在化工生產(chǎn)中，若想順利進(jìn)行混合物的分離，就必須更好的滿足和完善精餾塔運(yùn)行的條件。精餾塔的主要操作條件包括操作壓力、溫度、踏板壓降、進(jìn)料溫度、回流溫度、塔頂塔底采出量、組分分割程度等，由于塔的操作壓力往往是預(yù)定的，其他條件必須結(jié)合實際情況進(jìn)行設(shè)置，以確保分離的最大化值，獲得最小冷凝負(fù)荷和再沸負(fù)荷，實現(xiàn)節(jié)約精餾能耗的目的。3.2充分利用中間換熱裝置節(jié)能由于精餾塔底部與頂部存在較大的溫度差異，可以通過增加中間熱換器使冷熱量達(dá)到均衡狀態(tài)。一旦精餾塔上部溫度出現(xiàn)了大幅度上升或者下降，可以在精餾段某踏板間設(shè)置冷凝器，用低品位冷劑作為冷源，從而達(dá)到節(jié)省主冷凝器高品位劑量的目標(biāo)，有利于降低能耗。如果精餾塔低部溫度變化明顯，可以在提餾段某踏板間設(shè)置中間再沸器，通過減少再沸器高品位熱量的消耗來降低精餾塔熱能，從而有效的提高熱效率，實現(xiàn)最佳的節(jié)能效果。3.3多塔精餾分離序列的優(yōu)化在化工精餾過程中，為降低后續(xù)設(shè)備材質(zhì)要求，確保穩(wěn)定操作，應(yīng)除去容易造成系統(tǒng)腐蝕和結(jié)焦的部分。將進(jìn)料分為分子數(shù)接近的兩股流，根據(jù)塔頂和塔底1：1的分餾比例設(shè)置，按照塔頂產(chǎn)品揮發(fā)度以此遞減的順序逐個回收，結(jié)合各組分沸點(diǎn)的差異，進(jìn)行高效的分餾。相對無熱集成技術(shù)，精餾流程采用熱集成技術(shù)減少了50%的操作成本投入，且塔系熱集成技術(shù)獲得的效果更加顯著。4結(jié)語我國精餾技術(shù)的研究水平已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，許多先進(jìn)技術(shù)也在大型化工中得到了應(yīng)用，但在化工生產(chǎn)中，所使用的精餾技術(shù)大都很原始，技術(shù)含量低。這一方面是因為化工生產(chǎn)的多樣性與復(fù)雜性造成的，但更重要的是因為精餾作為分離手段，還沒有引起足夠的重視，往往只是作為一個附屬過程，而且由于化工的生產(chǎn)特點(diǎn)，企業(yè)也不重視生產(chǎn)過程的能耗水平及環(huán)保指標(biāo)。提高精餾水平，對于降低化工過程的能耗，提高生產(chǎn)效