精馏技术研究进展与工业应用研究

精馏技术研究进展与工业应用研究

摘要】精馏是我国重要的工业技术之一，在许多工业领域都有着极为广泛的的

应用。我国对精馏技术工艺研究起步较晚，近年来我国工业领域对精馏技术标准

要求逐步增加，进而加强了对精馏技术优化的研究力度，并取得许多研究成果，

但精馏技术的整体水平相比西方国家仍存在一定差距，目前存在精馏设备建设成

本较高，分离能耗过高能工艺问题，课题研究由此出发，对现有精馏工艺展开研究，并明确精馏技术的改进方向和工业应用前景。

关键字：精馏技术；研究进展；工业应用

一、精馏塔的种类

（一）板式精馏塔

精馏塔是精馏工艺的核心设备之一，根据精馏塔的组成结构精馏塔设备主要

可以分为板式精馏塔和填料塔两种设备，板式精馏塔与1813年由美国精馏企业

设计并投产使用，在一百多年的应用发展中逐渐出现了泡罩搭板塔，筛孔搭板塔、浮闸搭板塔等多种类型。板式精馏塔结构简单，制作成本低廉应用范围较广，我

国多用于加压压矛侧线采出等工业流程中。但板式精馏塔密封较差，处理效率较低，应用范围相应狭窄

（二）填料塔

填料塔兼容气体、液体处理的精馏设备，与20世纪70年代首次设计成功，

并经过20年的不断优化完善逐步大面积投入使用。填料塔的出现有效弥补了板

式蒸馏塔在真空蒸馏，常压蒸馏、中亚蒸馏等领域存在的的不足与弊端。聚丙烯

槽填料蒸馏塔在我国应用最为官方，如石油炼化、精细化工、制造、原子能等领域。并逐步应用于空气分离的领域。30年代以前的空分设备，主要是满足焊接、切割用氧及化工用氮。由于现代钢铁、氮肥、化工及火箭等技术的发展，氧、氮

及稀有气体的用量迅速增加。国外一些大公司，如德国的Linde公司，美国的APCI公司（空气制品与化学品公司）、英国的BOC公司（氧气公司）和法国的空气液化公司等，均已开始把填料塔应用于空分方面的研究，瑞士Sulzer公司作为

填料生产厂商与上述公司积极合作，已取得可喜成绩。

二、塔器大型化的发展

精馏塔的发展与流体力学以及应用型塔器的发展息息相关，我国与20世纪

80年代在流体力学中有了突破性进展，确定了精馏塔内部液体介质的活动规律以及流动特点，并应用于塔器的发展以及结构优化中。

（一）塔器大型化

我国工业领域对精馏技术水平近年来要求不断提高，也加强了对精馏设备的

结构优化研究，其中对精馏塔的大型化研究最为密集，精馏塔优化发展目标主要

有两个，其一是扩展精馏塔功能以及精馏工艺水平，提高精馏塔设备的使用率是

利用率。其二是降低精馏工艺能耗，减少废气排放物，优化精馏工艺环节，从而

提高精馏企业的成本控制能力以及环保能力。这对精馏工艺以及精馏塔的设计工

艺提出了提出了较高的要求，首先要优化精馏塔工作中塔器内部的气体液体接触

情况，完善塔内的热量传递状态，提高分离效率，这对精馏塔的体积有了进一步

的要求，因此塔器的大型化发展对于精馏塔的发展有重要意义，是未来精馏塔技

术的主要发展方向。

（二）塔器数字化技术的发展

计算机应用技术、数字化控制技术等先进的数字化技术问世，让我国工业技术有了全新的发展可能，对精馏技术的影响也十分明显，在精馏工艺中对各项工艺环节的精准控制是实现工艺水平突破关键，通过计算机软件结合流体力学研究可以有效有提高精馏塔对内部反映的精准控制能力，为大型塔器的发展和完善提供了全新的可能。、

三、精馏技术的工业应用

（一）精馏过程节能技术

精馏过程中的节能技术是在精馏技术不断引用在各个领域中被提出的，精馏技术在各领域有着举足轻重的重要地位，同时精馏技术的应用也为企业的发展和技术的进步提供了巨大的支持，增加了企业的经济效益，经过不断的努力研究分析，人们对精馏技术的认识越来越高，因此精馏技术在应用中的节能技术也被提出，以此降低企业的成本，强化企业的核心竞争能力。精馏过程的节能技术包括典型节能技术、耦合节能技术、流程节能技术等，精馏过程中的节能技术主要是通过对回流比、操作压力等参数做出优化，来增强精馏的节能技术，其中对精馏的回流比进行适当的优化配置，可以有效降低能耗。另外通过降低精馏塔中的操作压力还可以减小系统中的能耗损耗，实现最终节能的目标，精馏技术在应用中可以有限选择进料位置，以此降低塔内的气液反混程度，降低能耗，经过有效的分离以及对精馏技术难度的降低实现节能的目标。

（二）裂解汽油回收和苯乙烯提纯

裂解汽油副产品中含有丰富的石油化工化合物,如果对其进行提纯并加以充分利用,将产生相当大的经济效益。由于这些组分沸点接近,形成了络合物,采用传统分离方法很难将其分离。而萃取精馏技术的发展为其提供了可能,萃取精馏技术通常用于从裂解汽油的轻组分中提纯丁二烯和异戊二烯,实际上也可以用于从C8料中有效分离苯乙烯。传统的裂解过程存在一个加氢工艺步骤,该步骤中一方面存在结焦问题,同时,反应也需要大量的氢源。近年研究表明,苯乙烯是结焦的根源之一,降低苯乙烯含量是解决结焦较好的方法。采用混合溶剂进行的萃取精馏技术,可以以较小的成本实现苯乙烯的提取,因此,萃取精馏技术应用一方面使得苯乙烯从燃料产品转化为石化产品,价值得到提升。另外,加氢处理氢消耗减少,结焦问题得到解决

（三）催化裂化汽油脱硫

催化裂化(FCC)汽油中所含的硫化物中50%～60%(质量分数)是噻吩及其烷基衍生物,其余为硫醇及其他硫化物。在催化裂化条件下噻吩化合物稳定性较强,国外公司普遍采用加氢脱硫方法,为了进一步降低汽油中的硫含量,目前采取的措施是提高加氢处理能力。加氢有利于进行燃料中脱硫处理,但是它存在运行费用高、深度加氢将降低汽油辛烷值等缺点。

根据油品所含硫化物的特点,目前普遍采用催化氧化、络合法、催化吸附生物法、溶剂萃取和碱洗法等进行油品中硫化物脱除。在这些方法中,萃取精馏技术具有其自身优势,在处理FCC汽油时,该工艺技术采用一种可以改变进料中非芳烃组分(含烯烃)和噻吩化合物相对挥发度的溶剂,在萃取噻吩化合物的同时,也萃取其他芳烃硫化物(由于这些化失、加氢负荷低、可处理较宽范围硫含量的裂解料、操作弹性大的特点。通过在加氢前加入萃取精馏,解决了传统工艺中存在的问题,芳烃中的噻吩硫化物被高选择性的溶剂萃取,减少了抽余液中的烯烃含量,低硫、高烯烃的抽余液可以直接与含10×10-6噻吩硫的汽掺混。而高含量的硫醇在进料或抽余液中可以采用传统的碱洗方式进行处理,这样总的硫含量很容易降低到(5～