影响精馏操作的主要因素及精馏节能技术浅析

摘 要：精馏过程是化工行业耗能最多的工艺之一，影响精馏效果的因素的是多方面的，主要包括分离物的组成和性质、操作工艺（压力和温度、持液量、流量）和设备（塔内件类型、塔径、塔高）等等，笔者结合多年的实践经验，简要分析了影响精馏操作的主要因素，并就降低精馏过程中的能源损耗提出了自己的见解。

关键词：精馏操作 因素 节能技术 浅析

精馏过程是化工行业耗能最多的工艺之一，影响精馏效果的因素的是多方面的，主要包括分离物的组成和性质、操作工艺（压力和温度、持液量、流量）和设备（塔内件类型、塔径、塔高）等等，往往一个因素发生变化时，会牵扯到一些其他因素发生变化，如何提高精馏质量和降低精馏过程中的能源损耗一直是人们研究难点和热点，笔者结合多年的实践经验，简要分析了影响精馏操作的主要因素，并就降低精馏过程中的能源损耗提出了自己的见解，供大家参考。

一、精馏塔的分类和原理简介

精馏塔又名蒸馏塔，是一种进行蒸馏的气液塔式接触装置，主要有填料塔和板式塔两种类型，根据操作方式的不同又可以分为间隙精馏塔和连续精馏塔。整个物料变化过程就是气相物质和液相物质相互作用传质的过程，首先气相从塔底进入塔内，与塔内下降的液相接触，气相中难挥发的物质源源不断的向液相转化，与此同时，液相中容易挥发的物质也会转化到气相中去，随着工序的继续，液相物质在塔底积聚，气相物质流向塔顶，逐步实现气液不同相物质成分的分离。分离出的气相进入冷凝器，液相组分一部分作为蒸馏的液体取出，另一部分作为回流液继续返回塔顶进入蒸馏塔中。塔底流出的液体，部分送入再沸器加热蒸发成气相，其它的液体作为釜残液取出。

二、精馏操作的主要影响因素分析

1.精馏操作压力的影响

精馏过程和塔的设计都是基于一定塔压下进行的，保持塔压的稳定对整个精馏效果有很大的影响，当压力出现波动时，将会对如下几个方面产生影响：（1）改变相组的相对挥发度和塔的生产效率。如果塔内压力突然增大，液相物质的挥发度将下降，此时无法将液体中不同的物质进行蒸馏分离，同时气相的重度也增加，蒸馏效率会大大减低，直接影响生产效率和产品的质量；（2）破坏产品质量和物料平衡；如果操作压力增加，气相组成成分的浓度将明显升高，重量比也变大，应该挥发出去的气相很可能因为压力过大而液化，混入原有的液相物质中，最终达不到蒸馏分离的效果。

2.进料量大小的影响

如果进料量过大，甚至超出再沸器和冷凝器的负荷，此时，塔内的整个温度都会失去平衡，除了蒸汽的挥发速度过快以外，整个气液物质交换的水平将失去平衡，蒸馏效果会大大降低，气相中应该液化的物质可能由于来不及液化而直接从塔顶排除。如果是气液混合加料，当加料速度过快时，精馏段的蒸汽量和提馏段内的回流量会突然增加，在冷凝剂、加热量不够的情况下会出现液压成分重度过大，直接导致精馏产品不合格。

3.进料温度的影响

进料温度是蒸馏过程中一个比较重要的参数，直接关系到整个蒸馏效果。一般来讲，进料温度过低，会降低塔顶冷凝器的冷负荷，增加塔底再沸器的热负荷。如果进料温度过高，将增加整个精馏塔系统的工作温度，从而破坏气液变换平衡，进而影响蒸馏产品的质量。

4.回流比大小的影响

在精馏操作中，为了生产出合格的产品，经常要根据实际操作情况来改变回流比。当精馏塔下部分温度降低时，可以适当减小回流比来提起釜底的温度，当塔顶馏分中重组成分增加时，可以采用加大回流比的办法来降低重组成分的压力，使产品合格。增加回流比，对从塔顶得到的产品来说，可以提高产品质量，但却会增加水电的消耗，降低生产效率。但回流过大时，容易导致塔内的物流循环过快，出现液泛等状况，影响蒸馏塔正常工作。

三、精馏节能技术浅析

精馏过程需要损耗掉大量的能量，加入再沸器的主要热量都被塔顶的冷凝器带走，在完成精馏分离任务的前提下，如何提高能源的利用率一直是人们研究的热点问题。

1.优化精馏过程的设计和操作

为了提高产品质量，减少能源损耗，对整个精馏过程进行适当优化和改进操作是很有必要的，具体措施有：对整个操作过程进行优化控制，维持稳定的反应温度和进料速度，使其每一个环节都在最优工况下进行；回收精馏塔设备的余热，以此作为其他系统的热源，如用塔顶蒸汽的潜热预热原料、用釜残液的显热用做其他热源等等；合理设计最优回流比，选用一些高效的填料塔或板式塔，在不影响产品质量的前提下大大降低回流比。

2.采用热泵精馏

热泵精馏就是利用热泵来增加塔顶蒸汽的温度，使之能作为再沸器的热源。在蒸馏过程中，将塔顶先挥发出来的成分压缩再升温，把再沸器的部分液体气化，而压缩体本身冷凝成液体，使其经过节流阀后输入到塔顶作为回流液，另一部分作为塔顶产品取出。如此处理后，基本不需要向再沸器提供热源，节能效果显著。

3.设置中间再沸和冷凝环节

通常情况下，精馏塔的冷凝器位于塔顶，主要是为了降低气相温度，而操作过程中又要不停向塔底加入热量，这样操作导致热量的利用率很低，整个操作费用也比较高，为了减少能耗，可以在提馏段设置再沸器和冷凝器，减少塔顶降温介质的用量和塔底加热介质的用量。

4.采用多效精馏

多效精馏是一种常用的节能技术，通过将多个精馏塔串联，把前级塔顶高温蒸汽作为后级塔釜的加热来源，这样一来，整个系统仅第一级精馏塔需要加热，最后一级塔顶需要冷凝，中间精馏塔不再需要加入冷却介质和加热介质，有效提高了热能的利用效率。

四、结言

总而言之，化工生产中精馏过程是能耗比较大的一个环节，要想在不影响产品质量的前提下提高生产效率和能源利用率，化学工程师要不断改进设计、优化操作，并将最新科技加入到实际生产中，这对提高生产效率和企业竞争力具有很强的实际意义。

参考文献

[1] 佟昊.影响精馏操作的主要因素及精馏节能技术浅析[J]. 中国石油和化工标准与质量. 2012 （12）.

[2] 赵苏杭.简述精馏操作影响因素[J]. 科技致富向导.2013 （04）.