化工新型節(jié)能技術(shù)論文(2)
化工新型節(jié)能技術(shù)論文篇二
化工精餾節(jié)能技術(shù)探討
【摘要】如今環(huán)境問題逐漸顯露，環(huán)境與能源的保護(hù)越來越得到社會(huì)的重視。尤其是化工行業(yè)的資源節(jié)約更是在國(guó)際中都得到重視。也因此節(jié)能的技術(shù)、工藝等節(jié)能措施等都得到了新的發(fā)展。本文便針對(duì)其中的化工精餾節(jié)能問題進(jìn)行討論。
【關(guān)鍵詞】化工節(jié)能;精餾技術(shù)
隨著化工技術(shù)的迅猛發(fā)展，化工技術(shù)的進(jìn)步在化工生產(chǎn)過程中，分離是在這一個(gè)過程中顯得尤為重要，我們?cè)谶@一個(gè)過程中最終能夠確定下來產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。精餾是指利用回流方法使液體混合物進(jìn)行高純度分離的操作，其利用自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。我們?cè)谶@一方面探討了各種數(shù)據(jù)，最后得出的結(jié)論就是精餾分離操作所消耗的能源就占用了化工分離中的95%。當(dāng)然通過我們的研究發(fā)現(xiàn)出來的結(jié)論是，在熱力學(xué)中精餾是低效的耗能過程，有極高的熱力學(xué)不可逆性。但是在如今世界能源日益緊缺的背景下，精餾過程中的節(jié)能操作勢(shì)在必行。有效的精餾節(jié)能不僅能夠帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，還有助于可持續(xù)性資源的發(fā)展。在現(xiàn)代化工行業(yè)中國(guó)內(nèi)外都投入了大量的人力、物力加強(qiáng)其節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，下面將展開討論精餾的節(jié)能技術(shù)。
一、加強(qiáng)精餾節(jié)能技術(shù)的措施
1、完善操作條件
在本文中將通過對(duì)精餾過程的軟件模擬來進(jìn)行對(duì)其操作條件的研分析。精餾塔的主要操作條件包括操作壓力、操作溫度、塔板壓降，進(jìn)料位置及溫度、理論板數(shù)、回流比以及回流溫度、塔頂塔底采出量、關(guān)鍵組分的清晰分割程度，塔頂塔底熱負(fù)荷等等，除塔的操作壓力通常是給定的(在設(shè)計(jì)雙效流程除外)，至于其它條件均可以根據(jù)實(shí)際作為變量進(jìn)行操作，至于最佳分離值則可以通過對(duì)靈敏度的分析、設(shè)計(jì)規(guī)定或優(yōu)化技術(shù)來確定，以獲得最小的冷凝負(fù)荷和再沸器熱負(fù)荷，從而達(dá)到精餾能耗節(jié)約的目的。
2、利用中間換熱裝置節(jié)能
有些精餾塔的頂部與底部溫差較大，對(duì)于此類精餾塔便可增加中間換熱器來事冷熱量達(dá)到均衡的狀態(tài)。增設(shè)的中間換熱器能夠改變操作線斜率，并利用低品位能源：若是精餾塔上部的溫度變化明顯，則可在精餾段的某塔板間處設(shè)置中間冷凝器，并用低品位冷劑作為冷源，以此節(jié)省主冷凝器高品位冷劑的用量，從而降低能耗，但是此種方法會(huì)使精餾塔上方塔板的分離能力減弱;若是精餾塔下方的溫度分布變化大，可在提餾段的某塔板問處設(shè)置中間再沸器，減少主塔再沸器高品位熱量的消耗，精餾塔的熱能降低，熱效率提高，能夠達(dá)到最佳的節(jié)能效果。此種方法雖然節(jié)能效果良好，但是同時(shí)也存在下方塔板分離能力被削弱的問題，如當(dāng)乙烯精餾塔裝置中間再沸器的熱負(fù)荷約為提餾段總熱負(fù)荷的30%時(shí)，所節(jié)約的能量相當(dāng)于整塔能耗的17%左右。
3、多塔精餾分離序列的優(yōu)化
通過操作實(shí)踐可以得出結(jié)論，就是在精餾過程中應(yīng)首先除去容易造成系統(tǒng)腐蝕或結(jié)焦的組分，以便降低后續(xù)設(shè)備的材質(zhì)要求或穩(wěn)定操作;首先應(yīng)當(dāng)把進(jìn)料分成分子數(shù)接近的兩股流，按塔頂與塔底各占50%的分餾比例安排;根據(jù)塔頂產(chǎn)品的揮發(fā)度依次遞減的順序逐個(gè)回收;對(duì)于各組分沸點(diǎn)相差很大的物系，若有組分要在冷凍條件下進(jìn)行分離，應(yīng)使進(jìn)入冷凍系統(tǒng)或冷凍等級(jí)更高系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)盡量減少;應(yīng)把關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度最接近于1的組分放在最后;對(duì)產(chǎn)品純度要求高的組分應(yīng)放在最后分離。簡(jiǎn)單精餾流程采用熱集成技術(shù)比無熱集成的可節(jié)約操作費(fèi)用50%，可見塔系熱集成技術(shù)對(duì)于分離過程能耗的影響往往比單個(gè)塔的優(yōu)化更顯著，這是挖掘精餾系統(tǒng)節(jié)能潛力極大的一種措施，因而成為節(jié)能研究者的熱點(diǎn)對(duì)象。
4、多效精餾
多效精餾是將原料分成大致相等的N股進(jìn)料，分別送入壓力依次遞增的N個(gè)精餾塔中，N個(gè)塔的操作溫度也依次遞增。壓力和溫度較高塔的塔頂蒸汽向較低塔的塔釜再沸器供熱，同時(shí)自身也被冷凝，以此類推，這樣就節(jié)省了低壓塔再沸器的能耗和高壓塔冷凝器的水耗。在這個(gè)系統(tǒng)中，只需向第一個(gè)最高壓力塔供熱，系統(tǒng)即可進(jìn)行工作，所需能量約為單塔能耗的1/N，如將三個(gè)塔串在一起采用三效精餾技術(shù)，其能耗僅用原來的1/3，節(jié)能幅度達(dá)到67%，節(jié)能效果非常明顯。多效精餾由于效數(shù)增加，加熱蒸氣用量減少，能耗降低，但效數(shù)越多，設(shè)備投資費(fèi)用增加，且受到第一級(jí)加熱蒸氣壓力及末級(jí)冷卻介質(zhì)種類的限制，操作愈發(fā)困難，一般由單效改為雙效可節(jié)能50%，雙效到三效η增加17%，三效到四效η僅增加了8%，可見，多效精餾后幾效所產(chǎn)生的節(jié)能效果不斷下降，因此工業(yè)上一般采用雙效精餾，其工藝流程按加熱蒸氣和物料的流向不同，分為平流、順流和逆流三種。
5、提高分離效率
在我們的實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)這樣的結(jié)論，隨著分離效率的提高，能夠起到降低能耗、減排、提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，從而提高企業(yè)的效益?；ぞs的同時(shí)，選用高效導(dǎo)向篩板及新型的填料等分離設(shè)備，不僅能夠提高分離效率，使精餾塔的操作回流比降低，還能夠因?yàn)榫s塔的還能與回流比呈線性關(guān)系，從而成比例地降低的能量消耗。使化工產(chǎn)品質(zhì)量提高的辦法之一及時(shí)提供啊分離效率。
二、結(jié)語
依據(jù)以上的研究我們可以得出主要的結(jié)論，優(yōu)化節(jié)能蒸餾塔，主要是是為了達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量能夠滿足指標(biāo)的同時(shí)，將能耗降到最低。然而，精餾操作過程受眾多因素的影響，研究時(shí)，提出了一系列的方法以減少能量消耗，包括：選用高效規(guī)整填料取代普通填料方式，以提高再沸器或冷凝器傳熱效果，將精餾塔的進(jìn)料的狀態(tài)機(jī)位置進(jìn)行修改，增加了一個(gè)中間再沸器或冷凝器，熱泵技術(shù)的應(yīng)用，采用多效精餾和特殊蒸餾技術(shù)，改變多塔精餾工藝過程減少回流比，改變塔的壓力的操作。
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