化工生产中降低精馏技术能耗的几点思考

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  摘要:在我们化工生产过程之中一直要求要有现代科技成果的新技术融入之中,并且符合现在的环保节能的理念,虽然在化工企业的建设生产中投入比较大,但是如果能够降低能耗进而降低成本,就可以创造更多的社会效益以及经济效益。虽然最近几年我国的化工生产企业在技术方面有了明显的发展,但是我们也要看到和国外的大型企业比较起来,我们仍然有不小的差距。化工生产的机械设备和技术工艺比较落后,在精馏技术上能耗仍然比较严重,导致生产效率低下,并且污染环境,带来严重的社会负面压力。因此我们的化工生产单位一定要改变思想,更新生产工艺,引进新的生产技术,及时淘汰旧设备添置新设备,全方位来保卫环境,降低能耗,提高企业的经济效益。本文首先分析了化工生产中精馏技术的主要发展,之后深入探讨了化工生产中降低精馏技术能耗的几点思考。
  关键词:化工生产精馏技术降低能耗
  导言
  我国近年来的经济实力不断攀升,然而环境保护问题与能源损耗方面的问题却并未得到妥善处理,尤其在化工生产方面。化工产品如今已经成为众多领域不可或缺的一部分,化工企业也已经成为我国经济发展中的重要支柱之一,近年来化工企业整体发展状况如何更是受到了社会各界的广泛关注。精馏技术在我国化工生产中已经使用了多年,其所有具有很好的功能,但同时也存在不少弊端,为了能够优化精馏技术,我国近年来不断增加资金、技术以及人才方面的支持,希望能够在应用精馏技术的同时减少能源损耗,如今在此方面也算小有成就。
  1近年来精馏技术的发展
  精馏是当代应用最广泛的分离技术,应用的广度明显高于其他传统分离方法(如萃取、吸附、结晶等),也高于近几年出现的新分离方法(如膜分离、泡沫吸附分离、超临界萃取等),广泛应用于化学工业、石油炼制、医药工业、食品工业等各个领域。同时精馏又是一个高耗能、高费用的过程,其能耗约占化工厂总能耗的三分之一,甚至更多。美国的统计数据表明,在石油、化工领域的总能耗中,大约有40%~50%的能耗用于精馏过程。美国1977年化工炼油系统的精馏装置能耗相当于5000万吨石油,如果实现节能10%,那么每年便可节省500万吨石油。据Mix等人的研究,美国1976年精馏耗能约占全国总能耗的3%,如果精馏过程节能10%,相当于每天节省100000桶石油,以当时的每桶石油40美元计算,美国1976年精馏过程的操作费用可每天节约400万美元,全年仅精馏过程便可以节约15亿美元。
  显然,提高精馏过程的效率对化工生产产生极大的影响,意义重大。精馏技术源于古代酿酒和炼油,19世纪中叶由于石油化工的发展而成为化工生产中最重要的单元操作。在20世纪的发展主要分三个阶段:第一阶段是20世纪50年代,主要发展方向是扩大精馏过程的生产规模,以发展浮阀塔为代表;第二阶段是20世纪60年代,主要发展方向是严格计算精馏过程,其主要代表是计算机模拟的不断发展;第三阶段是20世纪70年代,由于能源危机爆发,精馏向更高效、更节能的方向发展。目前精馏技术的发展主要集中在高效蒸馏设备和新型精馏技术的开发与利用。针对板式塔在應用过程中遇到的问题,开发了许多新型塔板,包括组合导向浮阀塔板、SUPERV型浮阀塔板、ADV微分浮阀塔盘、SUPERFRAC塔板、GSV塔板、DJ塔板、复合斜孔塔板、波纹筛板、SLIT塔板等。20世纪80年代,规整填料在工业塔中的应用取得了突破,改变了工业蒸馏设备长期以来以板式塔为主的局面,同时也从根本上改变了人们对填料塔的认识。规整填料最初由瑞士的SULZER公司开发成功,随后我国也依靠自己的力量开发成功。目前可以根据需要制成金属板波纹填料、金属丝网填科、塑料及陶瓷板波纹填料等,其中金属板波纹填料应用最广。在传统精馏应用范围增大的同时,也遇到了许多新的问题,比如有些物系用传统精馏无法分离、有些分离的能耗太大等,因此近年来出现了一些新型精馏技术,包括添加物精馏、反应催化精馏、吸附精馏、膜蒸馏、惰性气体蒸馏和分子精馏等。经过几十年的研究和发展,精馏技术日渐成熟。其发展方向已从常规精馏转向普通精馏过程无法分离的问题,通过物理或化学的手段改变物系的性质,使组分得以分离,或通过耦合技术促进分离过程,并且逐步向低能耗、低成本、清洁分离发展。在精馏基础研究方面,研究深度已由宏观平均向微观、由整体平均向局部瞬态发展;研究目标由现象描述向过程机理转移;研究手段日益采用高新技术;研究方法由传统理论向多学科交叉方向拓展。在各种新分离方法得到不断开发和取得工业应用之际,精馏在石油、天然气、石油化工、医药和农产品化学等工业中所起的作用不断扩大,其作为主要分离方法的地位也不会动摇,精馏的应用天地将更加广阔。
  2目前在我国的应用发展
  如今我国化学工业方面得到了充分的重视,尤其是石油工业方面,而精馏技术的应用范围也在不断拓展,而在此过程中我国的精馏技术研究也从未停止。在整顿过程中,液体混合物分离操作是十分重要的环节之一,而在此环节中将液体进行分离,并与其他混合物进行二次混合,从而产生汽化作用,已经成为了该方面十分重要的组成部分之一,同时其也可以将其不同的特性展现出来,其最终的目标是实现分离,而分离工作并不是十分容易的,其具有一定的复杂性,在分离时,气相、液相之间需要不停的转化、传递,达到一种循环状态,才能够使分离的效果达到最佳。而在精馏方面,其主要可以分为两种方式,一种是间歇精馏,而另外一种则是连续精馏,目前在我国的化工生产中,主要以连续精馏方式的应用为主,其往往被应用于很多大规模生产,而间歇精馏的应用往往只是在小规模生产中起到作用。
  若按照另外一种分类方式,精馏方式依然可以分为其他不同的种类,如特殊精馏、简单精馏、平衡精馏等。此三种精馏方式所体现出的优势各有不同,但同时也具有各自的缺点,其所适用的领域也存在一定的差异,如在容易分离的操作中,往往以简单精馏方式为主,而对于不能实现分离,或很难在短时间内进行分离的过程中,则往往要应用特殊精馏方式,操作精馏压强主要包括如下几种:一,加压精馏;二,常压精馏;三,减压精馏。当处于普通生产过程中时,只需要使用常压精馏方式即可,但若常压精馏无法达到生产要求时,则要考虑进行加压精馏处理,如在生产过程中出现高沸点时,则要根据实际情况来决定是否需要启用减压精馏技术,减压精馏顾名思义其可以达到减压的作用,从而使沸点由高状态降低至正常状态。如今我国的化工产业发展越来越稳定,并且根据目前的情况来看,该方面存在着很好的发展前景,为了能够促进该方面发展,也为了能够使该方面发展符合社会发展与和发展趋势,对精馏技术进行深度完善已经是势在必行的事情。
  结束语
  随着计算机技术的发展,化学过程和运行分析的重要工具是精馏过程的建模与仿真。为了提高蒸馏技术水平,关键是要建立精馏过程的数学模型。一组高维,刚度,微分方程和非线性代数方程组的大系统动态模型,和复杂的动态特性,在自动化领域的稳定时,精馏过程的动态数学模型,不仅是变量之间的关系,和随时间变化的规律,可过程变量之间的稳定经营判断,适用于变量的动态变化往往在实际生产过程中的操作,分析和控制。因此,建筑模拟和精馏过程的动态数学模型,不仅对复杂精馏过程的情况下,该控制方案的研究,实现良好的变化规律也可以放,然后让自身力量的经济效益贡献蒸馏过程。
  参考文献:
  [1]莫贤娣.影响精馏操作的主要因素及精馏节能技术浅析[J].化学工程与装备,2011(01).
  [2]罗淑娟,李东风.催化精馏技术新进展[J].石油化工,2011(01).
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