精馏过程的节能技术

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2018-09-12
简介
文章对精馏过程的节能途径进行了探讨,加强提高蒸馏系统的热力学效率, 减少蒸馏过程对能量的需要,采取最适宜回流比、操作压力,达到节能效果。综合权衡比较,以实现经济效益最大化。详细内容,请阅读此文!

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精馏过程是一个复杂的传质传热过程,广泛应用于石油化工和精细化工,是主要的能源消耗环节,具有变量多、机理复杂的特点。根据有关资料统计,化工过程中40%~70%的能耗用于分离,而精馏能耗又占其中的95%[1]。自从发生了世界性的能源危机以来,精馏过程的节能问题已引起了人们的广泛重视。降低精馏过程的能耗,对于节约能源,减少产品成本至关重要,本文就精馏过程的节能途径进行了探讨。1精馏节能现状目前,在化工生产中分离物料的组分不断增多,产品纯度要求也不断提高,但精馏装置操作往往偏于保守,操作方法、操作参数设置欠合理。典型的单级精馏装置如图l所示[2],混合物料从某一中间位置进入塔内,塔内设有塔板或填料促进汽液密切接触,塔底液相在再沸器中加热,塔顶的蒸汽在冷凝器中冷凝。此精馏过程消耗的能量绝大部分被冷却水或分离组分带走,并非用于组分分离,因此精馏过程的节能潜力很大。近年来,世界各国对精馏节能都很重视,以节能为中心的研究和应用得到了迅速的发展。据统计,在美国40000多个精馏塔的耗能量相当于120万桶石油,几乎占全国能耗的3%,如果从中节约10%,每年可节省5亿美元。我国的炼油厂消耗的原油占其炼油量的8%~10%,其中很大一部分消耗于精馏过程[2,3]。在当今能源紧缺的情况下,对精馏过程的节能研究就显得十分重要,精馏过程的节能首先要选择或设计高效的精馏设备,其次是确定适宜的操作条件和参数,以及合理选择多效精馏、热泵精馏、中间冷凝器、中间再沸器等。本文从精馏过程热能的充分利用,提高精馏系统的热力学效率,以及减少精馏过程对能量的需要等三个方面论述了精馏的节能措施。图1单塔精馏流程Fig.1Single-columndistillationprocess2充分利用精馏系统的热能精馏过程将物料送入精馏塔,迫使混合物的气、液两相在精馏塔体中作逆向流动,使其反复进行部分汽化和部分冷凝,从而得到预期的塔顶与塔底产品。精馏过程热能的充分利用,包括保温、保冷,回收物流的部分显热或潜热,以及优化热交换器等方法[4]。2.1保温精馏系统由塔体、热交换器以及各种管道组成,这些设备多为金属制成,对热的传导较为容易,易受环境温度的影响,若对其采取保温、保冷的措施,可以大大降低设备与环境之间的热传递作用,从而达到节约热能的目的[4]。2.2潜热利用精馏塔的显热回收量通常较小,对高温精馏过程,常回收塔顶蒸汽的潜热。从精馏塔出来的高温物料本身携带大量的热量,若对塔顶物料的余热进行充分回收利用,还可减少塔顶冷凝器冷量的使用量。一般对塔顶具有一定压力、温度的液体物料,可通过减压室将其显热转换成潜热进行回收,方法是:使塔釜液先进入减压罐,在真空作用下闪蒸成蒸汽,然后通过中压蒸汽驱动的蒸汽喷射泵将此部分蒸汽升压,用于其他设备,其流程见下图2[5]。
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