最新精馏过程的节能降耗复习过程
精馏工艺中节能降耗的途径
( 4 ) 采用新 型塔板及 填料 目前 所研制 的新型 高效 塔板主 要 包括 以下 几种 : 伞 形气 帽 、 浮 动筛 板 、 新 垂 直筛 板 及穿 流式 浮板 等 ; 同时 , 所研 制 出的新 型高 效填 料包 括 : 阶 梯环 、 半环、
2精 馏 工艺 节能降 耗 的途径
( 1 ) 热泵 精馏 依靠 精馏 工艺 中的 特殊 条件 , 使 用热 泵技
术后 可以 使得温 位 , 进 一步将 精馏 塔顶 部蒸汽 引至 塔底 , 用于 底部供 热 。 从 本质 上看 , 热泵 精馏 就是 基于 热 力学第 二定律 所 形成 的 , 机 械 能转 变为热 能后 使得 塔顶 蒸汽温 度上 升 , 之 后就 可以给塔底 加热 。 具 体 结合 热 源泵 消耗 外 界 能量 的类 型 , 可 以将 热 泵精 馏 分为两种 , 一 种是压缩 式 , 另一种是 喷射式 。 对于 压缩式热 泵而 言, 通常情 况 下为 离心 式 , 压缩 比最 大可达 到 1 . 8 , 可 以使得 精 馏 过程 能 耗 下降 1 0 % ~1 5 %; 对于 喷射 式 热泵而 言 , 它的初 期 投资相对较 小 , 维修也 比较便捷 , 所需 的能源 级数也 比较低 , 但 是压缩 比偏 小 , 从 而导致 了节 能的效率偏 低 。
泵精馏 等等 ; ②进一 步优化 精馏塔 相关操 作 , 通过应 用过 程技 术来降低精馏塔能耗 , 包括优化 回流比、 优化进料 位置和进料状
这样 就 无需对 料液 进行 预热 , 塔 釜加热 量也 不会 增加 很 多 , 这
样就达 到 了节 能的 目的 。
态等等 ; ③对精馏 塔进行优化改造 , 如改进塔板类 型和 填料 等。
1 精馏 工艺 节能 降耗 途径 的分 类
甲醇合成精馏装置的节能降耗措施及运行总结
甲醇合成精馏装置的节能降耗措施及运行总结陕西精益化工有限公司陕西省榆林市神木市 719300摘要:本文主要介绍了甲醇合成精馏装置的生产工艺,以及装置在生产过程中存在的一些问题及解决措施,以达到节能降耗,降低生产成本,提高经济效益的目的。
通过对甲醇合成精馏装置进行节能降耗改造,可以降低生产过程中蒸汽消耗,减少尾气排放,提高甲醇品质,降低甲醇消耗,达到节能降耗目的。
同时本文还分析了甲醇合成精馏装置在运行过程中存在的问题和不足之处,并提出了相应的解决措施。
最后通过对甲醇合成精馏装置进行运行总结可以看出这些措施是有效的、可行的,对于甲醇合成精馏装置今后的安全、平稳、长周期运行具有重要意义。
关键词:甲醛;节能;生产工艺1.前言甲醇合成精馏装置是指用甲醇生产过程中的废液和废气经净化处理后作为原料进行合成,在一定温度下甲醇和水被分离,形成合格的成品。
精馏装置是甲醇生产过程中必不可少的部分,它是生产中主要的单元操作之一。
精馏装置主要包括汽提塔和精馏塔,其基本组成为甲醇和水。
合成气经变换单元后,生成高纯度的工业气体即甲醇。
合成气经过塔后与塔顶和塔釜进行混合,最后进入精馏塔进行分离和精馏。
该装置可生产出质量分数为90%以上的工业级甲醇产品,满足国家规定的标准要求。
它是工业生产中不可缺少的单元操作之一,同时也是工业生产中主要能耗之一,在实际生产过程中应尽可能采取有效措施来降低能耗。
1.工艺流程简介甲醇合成精馏装置所用工艺路线为:甲醇压缩机将粗甲醇加压(压力为1.6 MPa)至180~210℃,并送入粗甲醇精馏塔和精馏塔。
粗醇经过塔顶汽提后进入精馏塔,由于压力较低,从塔顶排出的尾气被送到火炬燃烧;精馏塔由低压蒸汽加热,使蒸汽量达到100t/h。
粗醇经过精馏塔后的尾气和蒸汽进入火炬燃烧系统,然后将剩余的尾气送至天然气储罐。
1.装置生产中存在的问题及采取的措施塔盘腐蚀问题。
针对塔盘腐蚀问题,对塔盘喷淋装置进行改造,新安装了喷淋管,对塔盘和整个甲醇合成塔进行喷淋,防止塔盘内壁腐蚀。
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)。
三塔精馏工艺如何实现节能降耗
【摘要】随着我国经济的快速发展,为了更好地实现经济效益和社会效益,在各行业都提出节能减排的新的行业标准。
在甲醇生产中采用三塔精馏技术,能够实现消耗比较低、操作容易、系统的运行稳定、产品的质量比较好,同时能够实现很好的保护环境。
本文就三塔精馏工艺与节能减排进行详细描述,旨在更好的实现节能减排工作。
【关键词】三塔精馏工艺技术节能减排甲醇是重要的有机化学基础原料,对于一种清洁的燃料受到人们的广泛关注。
随着使用量的增多,甲醇的质量和节能降耗越来越引起人们的关注。
在甲醇的生产过程中,应用先进的技术和高效的节能蒸馏装置,能够很好的实现减少能耗,有效的降低甲醇的成本,以此提高企业的经济效益,更好的提高企业的综合竞争力。
三塔精馏技术具有很多的特点,越来越多的被广泛推广和应用。
1 三塔精馏的工艺流程1.1 工艺原理通常来讲,精馏就是利用各个物质的沸点不同的特性进行分离操作的原理,技术相对比较成熟,应用的范围比较广。
甲醇的精馏的过程就是利用粗甲醇当中各个组成部分不同的挥发度,并且能够保证不形成共沸物,最终通过多次部分汽化和部分冷凝的办法,实现各组分分离的目的。
三塔精馏装置一般包含有预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔。
其主要的工作原理是在预精馏塔中除去溶解性气体和低沸点的杂质,在加压精馏塔和常压精馏塔中除去水和沸点较高的杂质,最终得到合格的甲醇制品。
1.2 工艺的流程三塔精馏的工艺流程大致是这样的,首先是粗甲醇经过稀碱中和以后,经过甲醇预热器进入相应的预精馏塔,在预塔内将粗甲醇中存在的残余的溶解气体以及相应的低沸点的物质去除,预塔塔底的温度大概为78℃左右,这时甲醇由预留泵经由预热器预热以后进入相应的加压塔,加压塔内通过塔顶出来的甲醇气体再次进入常压塔在费器冷凝,这时还为常压塔提供相应的热量。
加压塔在费器冷凝,用蒸汽加热出加压塔底的甲醇水溶液,这时的温度大概为125℃,经预热器换气结束以后,温度变为90℃,最终进入到常压塔中。
单塔精馏操作的节能方法
单塔精馏操作的节能方法嘿,咱今儿就来唠唠单塔精馏操作的节能方法这档子事儿。
你想啊,这单塔精馏就好比是一个精细的大厨在烹饪一道美味佳肴。
要想节能,那咱就得从各个方面下功夫。
首先呢,咱得把这原料给选好了呀,就跟做菜选食材一样。
要是原料本身质量不咋地,那后面再怎么折腾也白搭。
所以要确保进入塔内的物料质量过关,别弄些杂质太多的来,那不是给自己找麻烦嘛。
然后呢,这塔的设计也很关键啊。
就好比盖房子,你得设计得合理,空间利用得当。
塔的结构要是不合理,那能源不就白白浪费啦?所以在设计的时候就得好好琢磨,让它能高效工作,又不浪费太多能量。
还有啊,操作条件也得拿捏得死死的。
温度、压力这些可都不是能随便乱来的。
就像炒菜的时候火候得掌握好,火大了容易糊,火小了又不熟。
这单塔精馏的操作条件也得恰到好处,才能既保证质量,又节能呢。
咱再说说这塔顶和塔底的出料。
这就像是分配食物一样,得合理分配,不能一边多一边少。
要根据实际情况,调整好出料的比例,让能源得到最充分的利用。
另外,设备的维护可不能马虎。
就跟咱自己的身体一样,你得好好保养,它才能好好给你干活呀。
定期检查设备,有问题及时解决,别等到出了大毛病才后悔莫及。
你看,这节能方法不就跟过日子一样嘛,得精打细算,方方面面都考虑到。
咱不能大手大脚地浪费能源,得让每一份能量都发挥出最大的作用。
想象一下,如果大家都不注意节能,那得浪费多少资源啊!这可不是闹着玩的。
咱得为了自己的钱包,也得为了环境,好好琢磨这些节能的办法。
总之啊,单塔精馏操作的节能方法可不少,咱得用心去研究,去实践。
只有这样,才能让我们的生产过程既高效又节能。
这可不是啥难事,只要咱上心,肯定能做好。
别小看了这些小细节,积少成多,那省下来的能源可就可观啦!所以,大家都行动起来吧,为了更美好的明天!。
精馏过程的节能降耗
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.1.1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。
精馏过程中的节能途径
精馏过程中的节能途径摘要:本文主要从选择最佳精馏塔操作条件如选择最优回流比、最优操作压力,合理选择精馏塔的类型及能源的循环利用等几个方面分析了精馏塔的节能问题。
关键词:精馏塔;热力学效率;节能1前言在国民经济的发展中能源有着非常重要的意义。
我国的能源利用率很低,据统计我国能源的总利用率仅有25.4%,远远低于工业发达国家,因此节能的潜力是很大的,节能的任务也是很迫切的。
如果将全国的能源利用率提高10%,则相当于增产两亿吨左右的煤炭。
节约就相当于增产,而且更有利于资源的利用和环境的保护。
因此节能工作任重而道远。
就我国工业生产的能源消耗而言,其中化学工业耗能所占比例最大,约占23%。
在化工生产中,按各项化工单元操作统计,蒸馏所占比重最大,据统计,在美国,精馏过程的能耗占全国能耗的3%,如果从中节约10%,每年可节省五亿美元。
我国炼油厂消耗原油占其炼油量的8-10%,其中很大部分消耗于精馏过程。
此外从理论上讲,精馏操作的热效率是很低的,只有5%左右。
所以种种情况说明,对于精馏过程而言,节能是一项值得重视的问题。
精馏过程,就其操作目的来说,是分离过程;就其机理来说,在化学工程学中归之于传质过程;就能源来说,它以热能作为分离剂,是消耗大量热能的过程,因此可以说是一种传热过程。
关于精馏过程的节能是大有可为的。
2精馏塔的热效率普通的精馏塔带有一个冷凝器和一个再沸器,在适当的操作条件下,回流比越小,使塔内上升的蒸汽与下降的液体量均下降,热效率越高。
但回流比过低,会使理论板数增多,塔高等于单板高度乘以理论塔板数,随着理论板数的增多,精馏塔的高度会随之增高,塔的投资成本会增大。
在精馏过程中选择投资费用与操作费用的最佳组合,并且恰如其分的提高精馏塔的热效率,是精馏过程中节能的关键所在。
3精馏过程节能的途径节约能源有两个方面,一是降低耗热量,二是降低所用热能的品位,前者是从热力学第一定律考虑,后者是从热力学第二定律考虑,当然,还可以用其它办法,例如直接用机械功而不用热量。
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
三、精馏过程的节能途径 1.减小操作回流比
P1 P2 tD tK tH tK
三、精馏过程的节能途径
4.多效精馏 将几个精馏塔串联,操作压力依次降低,前一
精馏塔的塔顶蒸汽作为后一精馏塔的再沸器的加热 介质,故除两端精馏塔外,中间的精馏塔不需从外 界引入加热和冷却介质。
P1 > P2 > P3 t1 >用场合
❖ 所分离的原料是分批获得的 ❖ 分离的原料多变
原料种类多变 原料组成多变 ❖ 多组分混合物的分离
三、间歇精馏曲线
间歇精馏曲线形式
❖ 馏出液组成 ~ 精馏时间 ❖ 塔顶温度 ~ 精馏时间
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
二、萃取精馏应用示例
1.萃取精馏塔 2.萃取剂段 苯 3.苯回收塔 4.冷凝器
环己 烷
苯—环己烷萃取精馏流程示意图
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
V
xF (R 1)
V
dV F(xD xF )
0
xWe
(xD xW ) 2 dxW
二、恒 xD 下间歇精馏的计算
4.每批精馏所需的时间
确定xW和 R 的关系
积分求出 V
则 V
Vh
汽化速率 kmol/h
一、恒沸精馏的概念
若在两组分恒沸液中加入第三组分(称为夹带 剂),该组分能与原料液中的一个或两个组分形成 新的恒沸液,从而使原料液能用普通精馏方法予以 分离,这种精馏操作称为恒沸精馏。恒沸精馏可分 离具有最低恒沸点的溶液、具有最高恒沸点的溶液 以及挥发度相近的物系。
精馏过程的节能方法
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2 张联科 1 化工热力学 1 北京 : 化学工业出版社 , 1980 3 〔美〕J 1E1 艾亨 1 能量系统的可用能分析法 1 北京 :
图1热油连料全连续精馏工艺流程1纯苯塔开停工槽2纯苯塔原料泵3纯苯塔4纯苯塔重沸器5纯苯冷凝冷却器6纯苯油水分离器7纯苯回流泵8甲苯塔开停工槽9甲苯塔热油原料泵10甲苯塔11甲苯塔重沸器12甲苯冷凝冷却器13甲苯油水分离器14甲苯回流泵15二甲苯开停工槽16二甲苯塔热油原料泵17二甲苯塔18二甲苯塔重沸器19二甲苯冷凝冷却器20二甲苯油水分离器21二甲苯回流泵22二甲苯残油槽23二甲苯残油泵24冷却套管25视镜图2甲苯塔可用能流图热蒸汽的消耗量达到节能的目的
212 精馏过程的热可用能分析 以焦化厂粗苯精制的吹出苯连续精馏为例 。
对年处理轻苯 2 万吨以上的精苯车间 , 以吹出苯 为原料一直连续精馏到提取二甲苯 。该工艺的热
油连料流程如图 1 所示 。 在上述流程中 , 对甲苯塔绘制的可用能流图
(其余两塔情况相同)
如图
2
所示 。其中
B
+ i
为
甲苯塔底部引出的泡点饱和液体的物流可用能 ;
1 精馏过程的节能方法
111 加强操作管理 加强操作管理是最廉价的节能技术 , 其实质
就是使过程经常在最佳状态附近运行 , 以尽量减 少不必要的能耗 。具体措施有如下几种 :
(1) 严格控制产品质量 。从合理用能的角度
收稿日期 :2003 - 11 - 12 马庆元 (1953~ ) ,副教授 ;114044 辽宁省鞍山市 。
甲醇精馏过程节能降耗探讨
甲醇精馏过程节能降耗探讨摘要:文章主要针对甲醇精馏工艺中几种关键的技术以及基本的原理进行分析,在此基础上,对进一步提升甲醇精馏产品质量、控制甲醇合成损耗、降低能耗等都有积极的促进作用,同时也能进一步提升企业的经济效益。
关键词:甲醇;精馏;节能降耗引言作为一种非常重要的工艺原料,甲醇在实际的合成生产中精馏是非常重要的一个生产环节。
随着我国工业生产技术水平的不断提升,在各种工业生产中甲醇的的应用也越来越广泛,这对甲醇生产中的精馏工艺进行不断优化,能够让企业实现生产成本节约,实现生产节能降耗的效果。
1 精馏工艺概述1.1 二塔精馏技术分析二塔精馏在工业生产中的应用时间比较早,而且应用也比较广泛。
二塔精主要分为预精馏塔以及主精馏塔两个部分。
在实际进行甲醇合成的过程中,首先需要将合成工艺中的甲醇出产物输送到预精馏塔中,然后针对其中一些沸点较低的轻组分物质进行有效去除,并将经过清理后剩余的水、甲醇、乙醇等富甲醇液输送到预塔泵中进行后续的提纯处理。
1.2 三塔精馏技术三塔主要指的是预精馏塔、加压塔以及常压塔。
这种精馏技术在实际应用过程中首先需要针对原料进行预热处理,预热后将其输送到预精馏塔中来实现全回流操作;原料经过预精馏塔加工处理后进入到加压塔中实现加压精馏处理,最后通过冷却器的作用将其温度控制在40℃以内[1],这样就可以将其输送到常压塔中进行成品采出。
1.3 “3+1”回收精馏技术与三塔设计方法相比较,“3+1”塔在甲醇实际生产中的应用更具灵活性,该精馏技术主要是以原来的三塔技术为基础,额外的增加了一个回收塔侧线,在实际生产中需要将常压塔中产生的杂醇等物质利用回收塔来实现再次馏分。
这方精馏技术不仅能够进一步提升产品的回收效率,同时也能有效避免在进行甲醇提取的过程中产生产品以及元老的损失,有效提升了企业的经济效益。
同时也将甲醇合成过程中的废水处理难度得到有效控制,对环境实现了良好的保护。
1.4 热泵精馏技术该技术主要是针对精馏塔顶部的空气进行预热升温,并以此来为底部的再沸器提供热源。
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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。
1.1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。
1.2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)1.3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】。
1.4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 1.8MHz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。
1.5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。
1.6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。
1.7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:2.1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。