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精馏塔工艺操作是化工生产过程中能源消耗量最大的工艺环节之一,其精馏效果会受到较多因素的影响,比如:操作工艺、分离物的组成、分离物的性质、塔内件类型、塔高与塔径等,若其中一个因素发生变化,则会产生“蝴蝶效应”,影响工艺处理的整体效果。因此,如何提高精馏塔工艺效果,降低精馏工艺处理中的能源损耗,提高能源利用率,是当下化工操作人员需要重点思考的问题。

一、精馏塔工艺操作原理

精馏塔是一种能够进行蒸馏处理的气液塔式接触设备,通常可以分为填料塔与板式塔,不同的塔具有不同的操作方式。在精馏塔工艺处理的过程中,是气相物质与液相物质的互相转化过程;气相物从精馏塔的底部进入,在塔的内部与顶部下降液相发生接触,气相中难以挥发的物质向液相方向进行转化,同时,液相中容易挥发的物质又会转化为气相。随着工艺处理,液相物质逐渐在精馏塔的底部聚集,而残余的气相物质则上升到塔顶,逐渐实现了轻组分(易挥发组分)与重组分(难挥发分组分)的分离。分离之后,气相进入冷凝器(全凝器和半凝器)冷却,一部分作为回流,一部分移出系统;在塔底取出的液体则会被送入再沸器中,蒸发处理,转化为气相,剩余的液体则作为釜残液被取出来[1]。

二、精馏塔工艺操作的影响因素分析

第一,精馏操作压力因素,在精馏塔工艺操作的过程中,无论是工艺过程还是塔的设计,都是在固定塔压之下进行的,稳定的塔压能够有效控制塔的稳定性,提高精馏效率。此时若出现压力波动,就会改变相组的成分,干扰塔的作业效率;若塔内的压力骤然加大,则会降低液相物质的挥发程度,甚至不能够将液相物质中的气相分离出来,达不到蒸馏效果。

第二,进料量因素。在精馏塔的工艺操作过程中,若技术人员没有有效控制进料量,导致进料量过大,则会加大再沸器与冷凝器的承受能力,当超过再沸器和冷凝器的能力时,会使精馏塔内的温度失去平衡,导致蒸汽的挥发速度过快,影响气液物质的转变情况,降低精馏效果。若进料速度太快,则会增加精馏段的蒸汽量,促使精馏段的回流量增加,造成液压成分重度过大,影响精馏产品的质量,导致精馏产品不合格[2]。

第三,进料温度因素。在精馏塔的工艺操作过程中,控制进料温度是极为重要的工作环节,能够直接影响蒸馏效果。一般来说,若进料温度较低,会在一定程度上增加塔底沸腾器的热量负荷,甚至不能达到汽化目的;若进料温度较高,则会影响精馏塔的温度,破坏物质转换平衡,影响蒸馏产品的质量。

第四,回流比因素。在精馏塔的运行过程中,技术人员为了提高产品质量,保证产品的合格率,会结合实际情况,调整回流比。在进料负荷波动不是很大的情况下,回流量一般保持恒定,这样就保证了整个精馏塔的稳定,这点相当重要。但遇到特殊情况,则需调整回流不,如果想提高塔顶部产量,则减小回流比,但蒸馏产品纯度会下降;若塔顶的成分重组分含量过多,则可以适当加大回流比,降低重组部分的压力,提高产品的质量[3]。

三、精馏塔提高效率的措施

首先,要优化精馏塔的工艺过程,简化操作过程。为了进一步提高作业效率,要认识到原有精馏塔工艺的复杂情况,认识到其受到众多因素影响的本质原因以及影响的具体后果。要根据实际情况优化控制工艺过程,调整精馏过程中的进料速度、回流比等等工艺参数,保证每一环节的工艺质量达到预期目标。提高精馏塔的能源利用率,比如:要将精馏塔的余热进行回收,作为其他的工艺处理的热源;还要合理设计回流比,更换塔设备,比如:板式塔,在不影响精馏工艺效果的同时降低回流比例,提高精馏塔工艺操作的科学性[4]。

其次,要引进先进技术。比如热泵精馏技术,热泵精馏主要就是利用精馏塔热泵设备,在一定程度上提高精馏塔顶层的蒸汽温度,促使其能够成为再次沸腾的热源,提高热能利用率。在精馏塔的工艺操作过程中,利用热泵设备,将塔顶易挥发组分压缩之后在进行升温处理,作为再沸器的热源,使再沸器中的部分液体发生气化转化,并且促使本体冷凝,转化成为液体,再经过节流阀,回到塔顶,成为回流液;在塔顶的另一部分产品则可以取出来。引进此种设备之后,无需再向再沸器提供热源,能够大大降低热能源的消耗。

最后,多效精馏技术是一种较为常见的节能技术,能够将多个精馏塔相连接,将前一级的塔顶蒸汽作为后一级的塔釜加温热源,实现热源的连续利用,提高精馏塔工艺操作过程中的能源利用率,节省能源资源,还能够大大降低生产成本,能够促进化工企业良性发展。

结语

综上所述,在精馏塔工艺操作的过程中,会受到进料量大小、回流比大小、精馏操作压力及进料温度等多种因素的影响。要想在最大程度上保证生产产品的质量,提高精馏过程中的能源利用率,则需要不断完善工艺方案,优化设计工艺操作流程,引入最新技术,比如:多效精馏技术、中间再沸技术、冷凝技术等,提高生产效率,降低能源损耗,促进化工企业的良性发展。