精馏过程的节能降耗
精馏过程节能技术综述
精馏过程节能技术综述现代工业生产过程中，精馏过程是十分常见的一种操作，用于从混合物中分离出不同组分。
然而，传统的精馏过程存在能源浪费的问题，因为它需要大量的能源来进行加热和冷却。
因此，如何降低精馏过程的能源消耗成为了一个重要的研究方向。
在过去的几十年里，研究人员提出了多种节能技术，以下综述了一些常见的节能技术。
首先，改进传统精馏塔的设计是一种简单但有效的节能方法。
例如，使用多级精馏塔可以增加分馏塔的效率，减少需加热和冷却的动力。
此外，增加塔内的换热面积也可以改善能量利用率。
此外，通过使用先进的塔内填料和分布器，可以提高物质的传质效率，从而减少所需的塔高和物料回流比例。
其次，热力耦合是另一种常用的节能技术。
该技术通过将不同温度的流体进行热交换，来降低能源消耗。
例如，实施热力耦合可以将进出精馏塔的气体进行热交换，从而降低所需的加热和冷却负荷。
此外，热力耦合还可以用于塔内热交换，例如通过使用塔内回流来预热进入精馏塔的物料。
另外，采用较低的工艺温度和压力也可以有效地减少精馏过程的能耗。
降低工艺温度可以减少所需的加热负荷，而降低工艺压力可以减少所需的冷却负荷。
因此，在设计和操作精馏过程时，应考虑选取较低的工艺温度和压力，以降低能源消耗。
此外，使用较低的辅助能源，如太阳能、余热等，也是一种常用的节能技术。
太阳能可以用于提供所需的加热或冷却能量，从而降低对传统能源的依赖。
余热是指在其他工艺过程中产生的废热，在精馏过程中可以被回收利用，用于提供所需的加热或冷却能源，进一步减少能源消耗。
最后，引入新的分离技术也是提高精馏过程能耗效率的一种途径。
例如，膜分离技术被广泛应用于分离混合物中的气体或液体组分，并且其能耗通常较低。
相比传统的蒸馏过程，膜分离技术不需要额外的加热和冷却能源，因此能够有效地节约能源。
总的来说，精馏过程节能技术的研究和应用对能源的合理利用具有重要意义。
通过改进传统精馏塔的设计、热力耦合、降低工艺温度和压力、使用低辅助能源和引入新的分离技术等方法，可以有效地降低精馏过程的能耗。
精馏过程的节能降耗
精馏过程的节能降耗精馏过程在化工产业中是一项重要的分离技术，但是它也是能耗较高的过程。
为了降低能耗，节能降耗已经成为精馏技术的一个重要研究方向。
本文将介绍几种精馏过程的节能降耗技术。
首先，提高精馏塔的热效率是提高精馏过程的一个关键。
一种常见的做法是引入换热器网络来最大程度地利用出塔冷凝液和进塔蒸汽之间的热量传递。
这种方法可以降低所需的蒸汽量，从而降低了能耗。
此外，还可以使用多效精馏、热泵或采用废热回收技术进一步提高热效率。
其次，提高精馏过程的物质效率也是节能降耗的一个重要途径。
物质效率是指在精馏过程中使用的干燥剂或者吸附剂能够更有效地去除杂质，从而减少能耗。
通过改进精馏塔的操作条件，如温度、压力和液体流速等参数，可以提高物质效率。
同时，使用高效的精馏填料或者塔板也能够提高分离效果，减少杂质的含量。
此外，使用先进的辅助技术可以进一步降低精馏过程的能耗。
例如，在精馏过程中引入膜分离技术可以减少能源消耗。
膜分离技术是一种基于材料表面或孔隙的选择性渗透性原理分离混合物的方法。
与传统的溶剂萃取或者蒸馏技术相比，膜分离技术具有能耗低、操作简单、体积小等优点。
通过将膜分离技术与精馏过程相结合，可以实现更高效的分离效果。
最后，优化精馏过程的操作策略也是节能降耗的一个重要途径。
通过优化参数设定和控制策略，可以使精馏过程更加稳定和高效。
例如，采用先进的控制算法，如模型预测控制或者模糊控制算法，可以实现对精馏过程的快速响应和精确控制，从而降低了能耗和运行成本。
总的来说，精馏过程的节能降耗是一个涉及多个方面的工程问题。
通过提高热效率、物质效率，使用先进的辅助技术和优化操作策略，可以有效地降低精馏过程的能耗。
这些节能降耗技术不仅可以减少环境污染，还可以提高精馏过程的经济效益。
因此，精馏过程的节能降耗在工业应用中具有重要的意义。
精馏过程的节能降耗
精馏过程的节能降耗摘要：精馏过程的节能，对于减少能源消耗，降低生产成本和保护环境具有十份重要的意义。
在精馏过程中可以采用最适宜回流比操作和最佳进料状态，使用中间冷凝器和中间再沸器，多效精馏技术、热泵精馏技术。
合理安排多组分物料分离流程，提高过程的分离效率、提高物料回收率，进而降低能耗。
并介绍我国精馏过程的节能现状与趋势。
关键词：精馏过程；节能；回流比；降耗，0前言在化工生产过程中，分离是非常重要的一个过程单元，它直接决定了最终产品的质量和收率，工业生产中占据着主导地位的分离方法就是精馏。
精馏是利用混合物中各组分挥发度的不同利用能量进行分离的操作单元，具有独特的优势。
据估计，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%。
因此随着世界能源的日益短缺，精馏过程一直是研究者节能挖潜的热点对象，它的每一个进展都会带来巨大的经济效益。
多年来，人们已采用了多种方法和手段对精馏过程进行节能降耗的研究，按照流程是否改变及是否利用过程技术可以将其分为三类：1）利用过程技术对精馏塔的操作条件进行优化，以减少精馏塔所消耗的能量，如以产品物流预热进料、增加塔板数、减小回流比、增设中间再沸器和中间冷凝器等；2）开发了许多高效节能的特殊精馏工艺流程，如热泵精馏、多效精馏等。
1.1最适宜回流比和最佳进料状态[1]回流比直接影响再沸器和冷凝器的热负荷，决定精馏分离的净功耗，因此大体上确定了操作费用，同时还与塔设备的投资密切相关。
在最小回流比Rmin附近，随R的增长，操作线与平衡线间的距离增大，达到规定分离要求所需的塔板数减少，使得设备费用下降。
如果进一步增加回流比，在塔板数减少的同时，塔中蒸汽流率和换热器热负荷的增大，造成塔径、再沸器和冷凝器传热面积增大，使设备费用增加。
因此，应当根据总费用最小原则来选取适宜回流比。
进料状态（用加料状态参数q表示）的不同，将造成塔中精馏段和提馏段气液相流率的变化，从而影响R，以及达到规定分离要求所需的理论板数和再沸器和冷凝器的热负荷。
精馏节能减耗总结
精馏节能减耗总结引言在许多化学工艺中，精馏作为一种常见的分离技术，广泛应用于石油化工、化学制药、能源等行业。
然而，传统的精馏过程存在能源消耗大的问题。
为了减少精馏过程中的能源消耗，提高能源利用率，许多节能减耗技术被引入并逐渐得到应用。
本文将对精馏节能减耗的相关技术进行总结，包括辅助加热装置、改进的精馏塔结构以及新型精馏塔填料等。
通过这些节能减耗技术的应用，精馏过程的能耗问题可以得到一定程度的改善，从而实现能源的可持续利用。
辅助加热装置传统的精馏过程中，常常需要大量的蒸汽或热能来提供塔底部的加热需求。
为了减少能源的消耗，引入一些辅助加热装置可以起到节能降耗的效果。
多效加热器多效加热器是一种高效的辅助加热装置，能够通过热传递的方式将高温废热回收利用。
其原理是在精馏塔的塔顶和塔底之间设置多级的加热器，利用顶部产生的低温蒸汽将底部的高温液体加热，从而实现能量的再利用。
热泵热泵是另一种常用的辅助加热装置，通过将低温的热能转移到高温区域，从而实现能量的传递和利用。
在精馏过程中，可以利用热泵将废热转化为可用的热能，供给精馏塔的加热需求。
这样不仅可以减少能源的消耗，还可以达到能源利用的最大化。
改进的精馏塔结构传统的精馏塔结构存在一些不利于能源节约的问题，如传质效率低、压力损失大等。
通过改进精馏塔的结构，可以减少能源的消耗，提高精馏效率。
塔板结构优化传统的精馏塔中，常见的结构是塔板结构，它的主要问题是传质效率低。
为了提高传质效率，可以引入一些新的塔板结构，如泡沫塔板、视窗塔板等。
这些新型塔板结构具有更大的表面积和更好的传质性能，能够有效地提高精馏效率，降低能源消耗。
塔内增加填料层除了改进塔板结构，也可以在精馏塔内部增加填料层，以增加界面面积，提高传质效果。
常见的填料包括金属填料、陶瓷填料、塑料填料等。
这些填料具有较大的表面积和较好的传质性能，能够增加相接触的机会，从而提高传质效率，减少能源消耗。
新型精馏塔填料塔填料作为精馏过程中的重要组成部分，对其传质效率和能源消耗有着直接的影响。
浅谈精馏操作的节能优化措施
浅谈精馏操作的节能优化措施摘要：石油化工是我国经济发展中的一个重要产业，数据显示，石油化工能耗约占全国工业总能耗的15%。
在能源消耗领域，分离工序占能源消耗的41%至71%，而蒸馏工序占能源消费的96%。
在热力学上，蒸馏是一种非常低效的能耗操作，具有很强的热力学不可逆性。
因此，作为蒸馏操作中的中间操作，蒸馏塔系统的整个操作过程都以产品质量合格和能耗最低为标准。
然而，优化蒸馏操作需要许多因素。
本文从以下几个方面分析了精馏操作的节能措施。
关键词：蒸馏；节能；发展趋势；技术分析前言蒸馏操作是化工生产中的一个重要操作单元，因其能耗高、节能效果好而备受关注。
降低市场产品生产过程中的生产能耗是降低成本、提高市场竞争力的关键，而蒸馏操作过程具有节能效果。
一、蒸馏的工作原理蒸馏是化学生产中分离不混溶液体混合物的典型单元操作。
其本质是多级蒸馏，利用不混溶液体混合物中每种成分在一定压力下的不同沸点或饱和蒸气压来蒸发轻组分（沸点较低或蒸气压较高的组分）。
经过多次部分液相蒸发和部分气相冷凝，气相中轻组分和液相中重组分的浓度逐渐增加，从而实现分离。
在此过程中，传热和传质过程同时进行，属于传质过程控制。
原料从塔中间合适的位置送入塔中，塔分为两段。
上段是没有进料的蒸馏段，下段包含作为保留段的进料板。
冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。
气相和液相的回流是蒸馏的一个重要特征。
蒸馏塔是一种提供混合物气相和液相之间接触条件并实现传质过程的设备。
该设备可分为两类：一类是板式蒸馏塔，另一类是填料蒸馏塔。
二、精馏塔影响的因素1.回流比的影响影响蒸馏塔分离效果的主要原因是回流比，在实际操作和生产中通常通过改变回流比来控制回流比，以控制产品质量。
蒸馏段中操作线的斜率（蒸馏段中下降液体的摩尔流速与上升蒸汽的摩尔流速的比率）与回流比成正比，该段中的传质驱动力也与回流比直接成正比。
具体来说，在确定回收率的条件下，如果用增加回流比来提高分离度，则应满足以下要求：首先，由于蒸馏塔理论塔板数的限制，在规定的塔板数范围内，即使回流比增加到无穷大（总回流），分离度总是存在一个极限最大值；其次，由于整个塔中物料平衡的限制，分离极限为FxF/Dx （F为原料液中挥发性成分的摩尔分数）。
精馏过程的节能和优化设计探讨
科 技 天 地42INTELLIGENCE························精馏过程的节能和优化设计探讨南京化工技工学校 钱 卫摘 要：从多角度论述了精馏过程中的节能措施并对精馏过程优化设计方案进行了探讨。
关键词：精馏 节能 设计优化一、引言分离由于决定着最终产品质量和收率因而在化工生产过程中异常重要，化工业占主导地位的方法是精馏，精馏实质是利用混合物中各组分发挥度不同利用能量进行分离的操作单元，据统计精馏过程消耗能量占分离过程消耗总能量的95%，因此，如何在精馏过程中实现节能的目的和对精馏过程实行优化设计一直是人们多年来研究对象。
二、精馏过程节能措施1、操作条件节能精馏过程一般通过精馏塔实现，而精馏塔的主要操作条件包括操作压力、操作温度、进料位置及温度、回流比以及回流温度等，这些参数中除塔的操作压力通常是固定不变的，其它都可以作为操作变量，在使用过程中通过灵敏度分析、技术优化等来决定分离过程中分离任务的最佳值，以获得最小的冷凝负荷和再沸器热负荷等。
2、中间换热节能精馏塔中间换热一般通过中间冷凝器或中间再沸器两种方式。
其中对塔底再沸器来说中间冷凝器是回收热量，中间再沸器是节省热量；而对于塔顶冷凝器来说中间冷凝器是节省热量，而中间再沸器则是回收冷量。
其中中间冷凝器和中间再沸器的负荷较大时，则会导致塔顶冷凝器和塔底再沸器热负荷降低，精馏段回流比和提馏段蒸汽比减少，因此该种情况下应适当增加塔板数才能保证产品分离纯度。
而若在精馏塔下方温度分布存在显著变化时则可设中间再沸器使用低品味热源来减少主再沸器消耗的热量，但该种情况下中沸器的塔板分离能力则会被消弱；而当塔顶温度没有显著变化时则可设中间冷凝器，因此可以通过采用低品味冷剂来减少主冷凝器内高品位冷剂用量的方式来减少能耗。
精馏的节能技术
精馏作为化工、石化、医药、食 品、冶金等行业生产过程的重要单元 操作，其能耗约占化工生产的40%-70 ％。
故采取措施降低蒸馏过程中的能 耗日益重要，成为研究的重点所在。
二、精馏节能技术介绍
精馏过程净功消耗的降低：
要使精馏过程的净功消耗降低，可以降低流体流动 过程产生的压力降，减小传热过程的温度差，减小传 质过程的两相浓度与平衡浓度的差别。
对于减压操作的塔, 纸然进一步降低操 作压力可减少回流比, 但减压下塔板效率降 低,节能效果不一定显著, 必须慎垂对待。
3、热能的充分利用
（1）热交换系统
精馏系统是由塔体和热交换器组成。在 再沸器、冷凝器、进料顶热器和成晶冷却 器系统中, 热交换器最佳化是节能的重要 环节, 因为它决定了热能是否得到充分利 用的问题。
（2）多效精馏系统
多效精馏系统是由 若干压力不同的精馏塔 构成，而且依据压力高 低的顺序，相邻两个塔 的高压塔塔顶蒸汽作用 为低压塔再沸器的热源， 换言之，高压塔塔顶蒸 汽的冷凝潜热均被精馏 系统自身回收利用，使 热能得到充分有效地利 用。
图4顺流和逆流三效工艺流程图
采用两效或多效精馏是充分利用能级 的一个方法。不论采用哪种方式，其精馏 操作所需的热量与单塔精馏相比较，都可 以减少30~40%。
选择最优操作压力，是 精馏系统节能的一项有力措 施。事实证明，在一定分离 精度要求下，对某些物系降 低精馏分离塔的操作压力， 可增加被分离各组分的相对 挥发度，从而减少回流比， 降低塔釜温度，尤以沸点相 近的物系，其节能效果更为 显著。
图3操作压力对气液 平衡的影响
脱甲烷塔在5~6kg/cm2压力下操作与 30~35kg/cm2压力下操作相比，回流比可下降 1/9~1/10，一个40万吨的乙烯装置，即可节 约压缩功率3600千瓦，而且投资也可减少。
精馏过程节能技术
整理一下思路蒸馏系统的节能与能耗蒸馏过程作为一种热分离方法不但占有重要地位，而且在产品的能耗中占有重要的比例。
自1973年能源危机以来，化学工业与炼油工业节能，当然包括蒸馏过程的节能，引起各阶层人士也也包括专家学者的重视。
蒸馏过程通过一系列馏分重复地气化和冷凝，实现不同沸点组分的分离特性，决定了他的热效率很低。
通常，由再沸器到蒸馏塔的能量的95%以上，被塔顶冷凝器中冷却水或冷却空气带走，而仅5%的能量被有效的利用。
再加上水蒸气泄露、换热设备结垢、以及由于设备维修不良而引起的其他问题，是蒸馏系统本来很低的能量利用率更进一步降低。
根据相关资料，化工过程中40%—70%的能耗用于分离，而精馏过程又占其中的95%。
蒸馏是能耗高、余量大的化工单元操作节能潜力很大，例年份 1990 19952000 2001 2002 2003 2004 常减压蒸馏装置平均能耗（kg 标油/t ）12.80 12.41 12.13 11.77 11.56 11.59 11.58 世界先进水平为10kg 标油/t有效能损失分析1. 流体流动压力降2. 热交换过程的温差3. 由非平衡的物流在塔板上混合4. 节流膨胀过程就目前来说有三类方案 小、中、大投资。
大投资： 先进的仪器与控制系统、热泵、中间再沸器和冷凝器、二级冷凝、多效蒸馏。
（提高蒸馏系统的热力学效率？）节能的原则性措施，就是设法减小整个过程，包括过程的任一局部区段的不可逆性，使精馏尽可能接近可逆蒸馏。
00(1)(1)W D W DT T W Q Q T T =--- min D W F W Db Wb Fb =+-蒸汽以一定压力降通过蒸馏塔是产生过程的热力学不可逆的原因之一，其次是再沸器和冷凝器分别以一定的温差加入和移走能量，更重要的原因是气液两相相互接触或混合的物流的不相平衡。
对应措施：降低流动过程的压力降，减小传热过程的温度差，减小传质过程的化学位差。
节能方法大致分为5类1. 蒸馏过程热能的充分回收利用。
精馏过程的节能研究
精馏过程的节能研究摘要：精馏是一种常见的分离技术，广泛应用于化工、石油、化肥等行业。
在精馏过程中，能耗较高，因此节能在精馏技术中至关重要。
本文总结了精馏的基本原理、主要能耗、节能方法等，介绍了精馏过程的节能研究方法，并提出了几种有效的节能措施。
关键词：精馏；节能；能耗；节能方法1.引言精馏是一种将混合物按成分分离的重要技术。
在精馏过程中，能耗较高，这对于节能来说是一个挑战。
因此，研究精馏过程的节能方法具有重要意义。
2.精馏的基本原理精馏是利用混合物成分的不同沸点，使混合物蒸发、冷凝并分离的过程。
它的基本原理是利用混合物中组分的挥发性差异，将混合物加热至一些温度，使其中的低沸点组分转化为蒸汽，然后将蒸汽冷却并凝结为液体，最终收集到纯净的组分。
3.精馏的主要能耗精馏过程中的主要能耗包括加热能耗、冷凝能耗和泵送能耗。
其中，加热能耗占据了能耗总量的很大比例。
因此，减少加热能耗是精馏过程中节能的关键。
4.精馏过程的节能方法（1）改善设备结构：优化精馏塔的结构，减少内部分布的不均匀性，提高传质效率和分离效果。
在塔体设计上，可以采用结构紧凑的塔板，增加塔板间隙，减小压降，提高塔板效率。
（2）改进传热方式：采用高效的传热方式，如采用波纹板式换热器、加快传热介质的速度等，提高传热效率，减少能耗。
（3）优化操作条件：合理选择操作条件，如适当降低温度、降低进料浓度等，以减少能耗。
此外，可合理控制回流比、调整塔压和温度等操作参数，以提高精馏的效果。
（4）采用节能设备：在精馏过程中，采用一些节能设备，如多级补热、换热器、回收利用部分废热等，来降低能耗。
5.精馏过程的节能研究方法（1）实验研究：通过实验对比不同条件下的能耗指标，分析各种因素对能耗的影响，优化操作条件，并提出相应的改进方法。
（2）模拟仿真：利用模拟软件对精馏过程进行仿真，探究不同操作条件下的能耗情况，并通过改变操作参数等方式来降低能耗。
（3）优化设计：通过数学方法建立精馏过程的数学模型，结合优化算法进行优化设计，以降低能耗为目标，寻找最优操作条件。
精馏节能
1、提高分离因子 2、降低向再沸器的供热量 3、热泵精馏 4、多效精馏 5、热能综合利用 6、其他节能措施
提高分离因子
加入第二种分离剂，如适当的盐类、萃取 剂、螯合剂、夹带剂等 增加化学作用对分离的影响，如反应精馏 采用外力场，如磁场
降低向再沸器的供热量
选择经济合理的回流比 减小再沸器和冷凝器的温差 当塔底和塔顶温差较大时，可以在提馏段 增加再沸器，在精馏段增加冷凝器，降低 低温位冷却剂的用量和高温位加热剂的用 量，从而达到降低成本的目的。
热能综合利用
回收精馏装置的余热，用于本系统 或其他装置的热源，这也是精馏过程节 能的有效途径。 例如，利用塔顶蒸气或釜残液预热原料 液；利用余热为其他装置供热；回收余 热发电等。 某炼油厂利用精馏产品的低温余热 发电,1983年试运转289天,共节电1.09 x 103万度, 节汽7.46万吨,全厂单位能耗降 低3.20万千卡/ 吨原油,获经济效益100余 万元。
热泵蒸馏 1—精馏塔 2—压缩机 3—再沸器 4—节流阀
多效精馏
平流
平流
顺流
逆流
多效精馏和多效蒸发相同。多效精馏工艺由多个压力不 同的精馏塔构成, 并依次用压力高的塔之塔顶蒸气作相邻压 力低的塔再沸器的热源, 通过多次回收利用塔顶蒸气余热, 降 低精馏系统的能耗。 进料方式包括：(1)平流，各塔同时进料； (2)顺流，从高压 塔进料； (3)逆流，从低压塔进料
热泵精馏
基本过程：将塔顶蒸 汽经压缩机2绝热压缩 qn , L 后升温，重新作为再 沸器3的热源，使其中 部分液体汽化，而压 缩气体本身被冷凝成 qn ,W 液体。冷凝液经节流 阀4后一部分作为塔顶 馏出液抽出，另一部 分返回塔顶作为回流 液。
qn ,V
精馏过程的节能降耗及新型高效分离技术
产 品 的纯度 、 品 的 回收率 、 业 过程 的能耗 ， 产 工 起
着至关 重要 的作用 。 精 馏过程 的 节能 ， 主要有 以下几 种基 本 方式 ：
有第 一效加 入新 鲜 蒸 汽 ， 最后 一 效加 入 冷 却介 在
一
热泵精 馏 的流 程 选 择 要 密 切结 合 具 体 条件 （ 当 如
样 ， 以把 不 可直 接 利 用 的 低 位 热 源 转 换 为可 可
以利用 的高位 热 能 ， 而 达 到 节 约 部 分 高 位 能 的 从
目的。
地的燃料价格， 所利用余热的品位及数量 ， 高品位 能 的用 途 等 ） 以便 充 分 发 挥 热 泵 精 馏 流 程 的 优 ，
程进行 技术 改造时取 得 了 良好 的效果 。
收 稿 日期 ：０ ９— ７— ３ ２０ ０ ２
１ 精 馏 过 程 的 节 能 降耗 新技 术
１ １ 多效精馏 技术 ．
作 者 简 介 ： 群 生 ， ，９ ３年 】 月 生 ， 士 、 授 、 导 。 李 男 １６ Ｏ 博 教 博
热泵 系统 中压 缩 机 消 耗 的能 量 ， 唯 一 由外 是 界提 供 的能量 ， 比再 沸 器 直 接加 热 所 消 耗 的能 它 量少 得 多 ， 般 只 相 当 于 后 者 的 ２ 一 ０％ ～４ ％ 。 Ｏ
热泵 是一种 利用 高位 能使 热 量从 低 位 。顾 名 思 义 ， 泵 就 像 泵 热
１８ ９ ７年毕业于天津大学化学ｊ： 程系化学工程专业 ， 主要从 事 教 学和科研工作 ， 在国内外 刊物上发表论文 ５ 篇。 Ｏ余 《 维纶通讯》 编委会第二 十 次会 议学 术技术交 流特邀论
精馏过程的节能
6.8.5 精馏过程的节能（1）精馏节能意义目标：节能意义和用能本质精馏是耗能较高的单元操作，在产品生成成本中占有较大的比重，降低生产过程中的能耗是降低产品生产成本提高竞争能力的关键之一。
用能过程，尤其是热能的使用过程，对热能不仅有量的要求，而且有质或品位的要求。
如图6.8.6中所示，热能从再沸器加入塔内，一方面要求以一定的量提供所需的加热蒸气kg/h，同时还要求该蒸气的温度或温位必须比塔底釜液温度高出，以保证再沸器的传热温差，否则，热量不能加入塔内。
同理，当热量驱动精馏过程，使釜液部分气化，蒸气上升到塔顶时，由于塔的操作条件、体系的相平衡关系，蒸气的温度一般低于塔釜温度。
精馏要求将蒸气全部或部分冷凝，故需要将热量通过冷凝器取出。
然而，冷凝所需冷剂温位必低于塔顶蒸气露点温度，全凝时则低于其泡点温度，才能将热量从塔移出。
移出热量服从能量守恒，其量并不减少，但不能直接返回塔顶再使用。
其原因是其品位下降。
所以说用能过程是能量贬值的过程，是有效能损失的过程，而不是能在量上的减少。
图6.8.6 精馏热衡算（2）多组分分离序列选择目标：分离序列存在优选问题多组分分离流程方案称之为分离序列。
采用简单塔分离二元混合物，为纯组分的产品。
只有一个方案需用一个塔。
采用简单分离三组分混合为单组分产品，则需要两个塔，两种方案，即2个序列。
4个组分则有5个序列，当组分为n，其总序列数为。
每个序列所需的塔为(n-1)个。
每个序列各塔结构及操作条件各异，故不同序列分离相同产品的成本不同。
在分离序列中，如果易挥发组分依次从塔分离出来，如图6.8.7（a）所示。
此序列为顺序流程。
A、B组分在分离过程中各汽化一次，而6.8.7（b）A汽化2次，B汽化一次，显然（a）序列中组分气化的次数少于（b），所以a方案能耗低。
如果混合中有两组分难分离，若将其放在最后分离，则其塔径较小，能耗较低。
反之，最先分离出去，势必第一个塔，塔径大，塔板数多，回流比大，显然，其投资费和操作费很高……等等。
化工原理_34精馏过程的节能途径
馏出液的 平均组成
一、恒 R 下间歇精馏的计算
5.每批精馏所需的时间
每批操 作的馏 出量 kmol
每批操作的汽化量
nV ( R 1)nD
每批操作所需的时间
nV qn,V
汽化速率 kmol/h
二、恒 xD 下间歇精馏的计算
1.确定理论塔板层数 计算基准：终态 最小回流比 操作回流比 馏出液组成 xD 釜液组成 xWe
间歇精馏曲线作用
指导试车和生产 对精馏过程进行分析
四、间歇精馏与连续精馏的比较
多组分（ n 个组分）混合物分离 比较项目 塔数 塔径 流程 能耗 劳动强度 间歇精馏 1 大 短 高 大 连续精馏 n-1 小 长 低 小
第九章 蒸 馏
9.5 两组分连续精馏的计算 9.6 间歇精馏 9.6.1 间歇精馏概述 9.6.2 间歇精馏计算
二、精馏过程的节能途径
2.降低塔釜操作温度 塔压降△P 示例
～ 釜温tW
～
能耗
采用高效塔填料代替原有塔板，降低塔压降
二、精馏过程的节能途径
3.热泵精馏 将塔顶蒸汽绝热压缩升温，作为再沸器的热源， 将再沸器中的液体部分汽化，而压缩气体本身冷凝 成液体，经节流阀后一部分作为塔顶产品采出，另 一部分作为塔顶回流液。
4.每批精馏所需的时间
确定xW和 R 的关系
积分求出 nV 则
nV qn,V
汽化速率 kmol/h
练 习 题 目
思考题 1.精馏过程有哪些节能途径？ 2.影响精馏操作有哪些主要因素？ 3.馏出液组成恒定的间歇精馏有何特点，其理论 板层数如何确定？ 4.回流比恒定的间歇精馏有何特点，其理论板层 数如何确定？
二、恒 xD 下间歇精馏的计算
精馏的节能技术
国外新型填料有阶梯环填料（Cascade） （Mini-Ring）、英特洛克斯金属填料（Intalox metal）、网版格子填料（Perform Grid）和苏 尔采波纹填料（sulzer）。这些填料在国内也 有研究和试制。最近的发展趋向是代替鲍尔环 拉西环、鞍型填料和部分塔板，以节省精馏操 作能耗。
精馏作为化工、石化、医药、食品、冶金 等行业生产过程的重要单元操作，其能耗约 占化工生产的40%-70％。 故采取措施降低蒸馏过程中的能耗日益重 要，成为研究的重点所在。
1、操作线的改进 ⑴选择最优回流比 影响精馏过程能量消耗最主要的因素是回 流比，精馏塔的能耗随回流比几乎成正比增 加。所以应选择完成给定的分离任务所需要 的操作费和设备费的总和为最小值的回流比。 适宜回流比：与最少总费用相对应的回流比 称为适宜回流比或操作回流比。
3、热能的充分利用 （1）热交换系统 精馏系统是由塔体和热交换器组成。在再 沸器、冷凝器、进料顶热器和成晶冷却器系 统中, 热交换器最佳化是节能的重要环节, 因 为它决馏系统是由若 干压力不同的精馏塔构成 ，而且依据压力高低的顺 序，相邻两个塔的高压塔 塔顶蒸汽作用为低压塔再 沸器的热源，换言之，高 压塔塔顶蒸汽的冷凝潜热 均被精馏系统自身回收利 用，使热能得到充分有效 地利用。
热泵精馏
常用的三种热泵流程： （1）用外部制冷剂的热泵
将外部制冷剂用于塔顶冷凝器和再沸器所构成 的封闭循环中，冷凝器作为制冷剂的蒸发器，再沸 器作为制冷剂的冷凝器。
左图为该类热泵循环用 于分离丙烯-丙烷系统的 流程。 用丙烷作为外部制冷 剂 ， 使 它 在 1.67℃ 下 蒸 发，并在43.33℃下冷凝 ，可使分凝器和再沸器 所需的热负荷完全匹配 。因此不用冷却水和加 热蒸汽，只耗电1173kW （假定制冷剂的压缩过 程是等熵的。
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炼油、石化生产过程中大量存在的分离、换热和反应工序,节能潜力巨大。
能源是社会发展和进步的重要物质基础。
我国的能源储量以及一次能源的开发和消费量居世界前列,而能源的总利用率则远低于欧美和日本。
化学工业是个耗能大户,能耗量约占全国能源总消费的9%-10%,占工业用能的13%-15%,因此,化工节能对缓解我国能源的供需矛盾影响很大。
在当前世界性的能源危机面前,化学工业必须首先关注节能降耗和节能新技术的研究应用。
本文就我国化学工业中最普通也是能耗较多的分离过程这一领域中的一些节能现状作一粗略介绍。
一精馏过程的节能降耗精馏技术是化工领域中最为成熟，应用最为广泛且必不可少的单元操作，同时也是工业过程中能耗和设备投资高的设备，在炼油、石化等行业中，其能耗占全过程总能耗的一半以上。
因此对精馏过程节能技术的研究具有极其重要的意义。
国内外已开发并应用了一些节能型耦合精馏塔，如反应精馏塔（Reactive Distillation Column）、热耦合精馏塔（Petlyuk Column）、隔板精馏塔（Dividi Wall Column，简称DWC）等。
精馏过程的节能主要有以下几种基本方式:提高塔的分离效率,降低能耗和提高产品回收率;采用多效精馏技术;采用热泵技术等。
板式塔1.1.1高效导向筛板高效导向筛板具有生产能力大、塔板效率高、塔压降低、结构简单、造价低廉、维修方便的特点,目前已广泛应用于化学工业、石油化工、精细化工、轻工化工、医药工业、香料工业、原子能工业等。
1.1.2板填复合塔板板填复合塔板充分利用板式塔中塔板间距的空隙,设置高效填料,以降低雾沫夹带,提高气体在塔内的流速和塔的生产能力。
同时气液在高效填料表面再次传质,进一步提高了塔板效率。
由于负荷下限未变而上限大幅度提高,因此塔的操作弹性也大为提高。
板填复合塔板已在石化、化工中的甲苯、氯乙烯等多种物系中得到成功应用。
1.1.3复杂精馏塔传统的精馏塔及其精馏序列已不适应当前过程集成、设备集成的发展趋势。
武吴宇【1】等进行了复杂精馏塔的研究,与传统精馏塔的一股进料二股产品的精馏塔比较,能够产生相当大的能量消耗及成本上的节约。
复杂塔还适合更新设计,因为它经常可以通过对现有塔进行微小的改动来实行。
在所有可能的多组分精馏过程新方案中,热偶精馏在能量和投资费用的节约上都非常有前途。
他们采用 Underwood方程和Vmin分析了多组分热偶精馏的最小能耗;主要探讨了用详细的塔模型来进行多组分热偶精馏塔的设计,所建立的塔模型既能够描述传统塔又可以描述热偶精馏塔,并允许不同的选择结构互相比较:提出了以能量消耗最小为目标的,多组分混合物分离的热偶精馏序列的整体优化方法。
他们以四组分烷烃混合物的分离为例,根据详细的热偶精馏塔数学模型,计算了热偶精馏的能耗、年总费用,并比较了各种热偶方案的节能效果。
以能量消耗最小为目标,对两种热偶精馏序列进行了整体优化。
填料塔填料是填料塔最重要的传质内件,其性能主要取决于填料表面的湿润程度和气液两相流体分布的均匀程度。
1.2.1新型高效规整填料高效导向筛板是北京化工大学科研人员在对包括筛板塔板在内的各种塔板进行深入研究、综合比较的基础上,结合塔板上流体力学、传质学的研究结果。
新型高效规整填料主要包括金属板波纹填料和金属丝网波纹填料两大类,在将其进行物理的和化学的方法处理后,填料的分离效率大为提高。
主要优点有:(1)理论塔板数高,通量大,压力降低;(2)低负荷性能好,理论板数随气体负荷的降低而增加,没有低负荷极限;(3)放大效应不明显;(4)适用于减压精馏,能够满足精密、大型、高真空精馏装置的要求,为难分离物系、热敏性物系及高纯度产品的精馏分离提供了有利的条件。
1.2.2新型高效散堆填料(1)金属鲍尔环填料,它采用金属薄板冲轧制成,由于在环壁上开了许多窗孔,使得填料层内的气、液分布情况及传质性能比拉西环有较大的改善。
(2)金属阶梯环填料,这种填料降低了环的高度,并在环的2个侧端增加了锥形翻边,使其性能较鲍尔环填料有了较大的进步。
在同样液体喷淋密度下,其泛点气速较鲍尔环提高了10%～20%;在同样气速下,压力降较鲍尔环低30%～40%。
(3)金属环矩鞍填料,国内简称为英特洛克斯填料。
这种填料巧妙地把环形和鞍形两类填料的特点综合成为一体,使它既有环形填料通量大的特点,又有鞍形填料液体分布性能好的特点,从而成为当前散堆填料中的佼佼者【2】。
(1)高效导向筛板在甲醇精馏过程中一般可以达到扩产50%～100%,并可提高分离效率,降低塔压降，可用于降低废水中污染物的产生量。
(2)新型高效填料具有通量大、效率高、压降小的特点,在精馏过程技改中可以达到大规模扩产节能、降耗的效果，可用于降低废气中污染物的产生量。
(3)高效导向筛板与新型高效填料已是成熟技术,在化工及甲醇精馏过程中得到了广泛应用,并取得了巨大的经济效益。
高效导向筛板与新型高效填料【12】在化工技改中占有重要的位置,一般可以很容易地达到大幅度扩产、节能、降耗的效果,在甲醇精馏及合成氨技术改造中,已经发挥了巨大的作用。
1.2.3三塔精馏分别为预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔。
在预精馏塔中除去溶解性气体及低沸点杂质,在加压塔和常压塔中除去水及高沸点杂质,从而制得合格的精甲醇产品。
在三塔精馏中通过应用高效丝网波纹规整填料并配套使用新型气液分布器、蒸发式冷凝器等,基本实现清洁生产“节能、降耗、减污、增效”的目的,符合循环经济“低消耗、低排放、高效率”的基本特征,在节约能源的同时,实现了装置生产污水零排放。
（11）提高热的利用率首先,增强再沸器和冷凝器中的传热面积可使传热温差下降。
增强传热表面有两大类型:(1)多孔相变化传热面:包括微孔沸腾表面及特殊处理的冷疑表面,均可使沸腾或冷凝给热系数较之光管提高10～30倍;(2)扩展的传热面:包括翅片管或开槽沟扩大传热面,可以使传热系数提高不少。
其次,采用空气冷却器或蒸发冷却器代替水冷凝器可以避免积垢,水电综合能耗也较低,而且节省用水。
再次,如果塔釜液是无关重要的废液,则可以把它的显热变成潜热加以利用。
另外,采用低品位热能也是节能的有效方法【3】。
超声波技术【13】抚顺石油化工研究院已将超声技术成功应用于秸秆燃料乙醇生产时的稀乙醇提浓工艺开发中,替代了传统的精馏—共沸精馏或者精馏—分子筛脱水的工艺。
由于纤维路线乙醇的发酵液中乙醇浓度很低(通常低于10%),因此,乙醇的精馏工段成为燃料乙醇生产最大的能耗所在,开发节能型的乙醇提浓工艺非常重要。
抚研院已建设了一套乙醇超声提浓装置,在室温,常压和超声频率条件,通过两级超声提浓,可将乙醇浓度从10%提高至45%。
日本超声酿酒(Ultra2soundBrewery)公司认为采用超声技术可比精馏法节省能源10%以上。
近年来，国外对隔板精馏技术【14】的研究和应用都十分重视，特别是在三组分混合物分离的工业化应用方面已相当成功，例如合成氨联产甲醇技术中，联醇生产中主要采用两塔精馏流程，两塔分别脱除轻组分杂质和重组分杂质。
该流程采用隔板精馏技术同样可以达到分离要求。
此外，DWC还有可能应用在以下领域：空气分离流程、直接法合成苯基氯硅烷生产流程等等。
而我国在此领域尚处于起步阶段，加快此项技术的开发和工业化应用步伐，并且拥有独立的知识产权，对降低工业生产的能源消耗，推动我国石油和化工行业的发展具有重要意义。
德国拜耳（Bayer）公司在隔板精馏技术领域一直处于世界领先地位。
拜耳技术服务有限公司（Bayer Technology Service，简称 BTS）建立并运行了一套隔板精馏塔实验室装置。
反应隔板精馏【14】（Reactive DiviColumn，RDWC）技术的研究与应用。
Mueller提出反应隔板精馏的概念，将反应精馏过程与隔板精馏耦合2在一起。
并完成了碳酸二甲酯（DMC）与乙醇酯交换生成碳酸二乙酯（DEC）的反应与分离的过程模拟，高纯度的产品DEC从塔底采出，副产物和未反应的乙醇侧线出料，塔顶为含有甲醇和DMC二元共沸物的流股；研究结果表明该新型的反应分离装置能最大程度地提高该平衡反应的转化率，获得高纯度的产品，并有效地抑制副反应。
RDWC是反应过程与多组分分离过程的耦合。
在化工工业中过程的高度耦合能大幅度减少设备体积，简化流程，降低能耗，提高效益。
反应精馏集成技术反应与分离相结合技术已在多个领域实现了产业化，对某些新领域的开发也取得了一定进展。
国内也在积极开展研究开发工作，但对其规律性掌握的还不够，实际应用面还不够广。
随着全球节能和环保的要求益提高，反应与分离集成技术将会发挥更大作用是解决能源危机和缓解三废污染的有效途径。
反应精馏【15】是一种将反应过程和精馏过程结合在一起的新型技术，是在同一个蒸馏塔内进行的祸合过程,它具有投资少，流程简单，节能，产品收率高等优点，可以替代某些传统工艺过程如醚化，芳烃烷基化，加氢，酯化等反应。
目前许多工艺已较成熟，且借助于计算机模拟手段，研究范围得到进一步扩大。
出现了许多新的应用类型,依据反应体系及采用催化剂的不同，反应精馏可分为均相反应精馏，包括催化和非催化反应精馏和非均相催化反应精馏，即通常所称的催化蒸馏。
新蒸馏过程的探索与开发为提高分离效率,降低能耗,需要寻求一些特殊的蒸馏方法以分离一些特殊的物料,诸如热敏物料,共沸热料等。
一般有下列几个方面:(1)添加物蒸馏。
在蒸馏过程中加入某些添加物以利用溶液的非理想性,增大某一组分的挥发性,使组分容易分离,达到高效、节能目的。
(2)耦合蒸馏。
蒸馏过程与其它过程同时进行,以达到强化作用和简化过程的目的。
(3)动态蒸馏。
包括可控的不稳定蒸馏与分批蒸馏,能提高传质效率和缩短操作时间,达到增产和节能的目的。
(4)场效应蒸馏。
包括带电、磁、激光、重力、功能微粒[7]等场效应的蒸馏,对传质过程有不同程度的促进【4】。
天津大学针对苯酚，邻、对苯二酚等高凝固点类化工产品的分离过程，开发成功具有高凝固点，高粘度和热敏特征的难分离复杂物系精馏节能新技术，采用该技术设计的精馏塔已在万吨级苯酐装置获得应用，分离效率提高2-3倍，热能耗降低30%-50%。
根据蒸馏科学的特点和现状，要深化蒸馏过程就必须突破传统的研究方法，探索新理论，吸收其他最新研究成果，对分离过程设备进行强化，以开发环保，高效，节能并符合精馏过程的设备。
二干燥操作的节能问题干燥过程是各种工业过程广泛采用的单元操作,其能量消耗相当大,因此干燥过程的节能问题尤为重要。
干燥过程的主要节能措施如下:选用合适的干燥流程及设备干燥操作流程和设备有各种形式,适应于各种场合。
如何选用合适的干燥流程与设备对于干燥过程的节能是相当重要的,这方面主要依据干燥物料的特性和干燥产品的要求以及生产的实际情况而定。