精馏过程的节能降耗及新型高效分离技术
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塔顶蒸 汽 被冷却介质 冷凝 。这样 在 整 个流 程 中只
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
文。
多效精馏 是通过 扩 展工艺 流程 来节 减精 馏操 作 能耗 的 ， 它是 以多塔 代替 单塔 ， 各塔 的能 位级别
采用多 效精馏 技 术 、 热泵技 术 、 优化 控制 操作 参数 以及提 高塔 的分 离 效 率 ， 降低 能耗 和 提 高产 品 回 收率等等 。本文 对这些 技术将 作详 细介绍 。 甲醇是 重要 的基 本 有 机 化工 原 料 ， 国 民生 在
产 中有 广 泛 的应 用 ， 在化 学工业 中 占有重要 地位 。
决定 的 。对 于 Ｎ效精 馏 ， 节 能效 果 可用 一 个公 其
式来 表示 … ：
．， ． ．－
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ｊ
卵 卵： ］ × ０ ０％ １
（） １
图 ２ 辅 助 循 环 型 热 泵 系统
其 中， 叼为节能效果 ， Ⅳ为多效 精馏塔 的效数 。
１ ２ 热泵 技术 ．
质， 中问各塔则不再需要￣／ 蒸汽和冷却介质， ＇Ｊ ｂｎ 因
此 多效 精 馏 充 分 利 用 了冷 热 介 质 之 间 过 剩 的温 差 。尽 管总 能鼙 降 级 和单 塔 一样 ， 它不 是 一 次 但 性 降级 的 ， 而是逐 塔降低 的 ， 样 ， 个塔 的塔 顶 、 这 每
塔底 温差 减小 了 ， 降低 了有效 能损失 ， 而达 到节 从
３ ０
维 纶 通讯
２ｌ ０Ｏ年 ３月
精 馏 过 程 的节 能 降耗及 新 型 高效 分 离技 术 水
李群 生
（ 北京４ ｘ大 学化 学 工程 学 院 ， ￣． － 北京 ，００９ １０２ ）
［ 摘 要 ］ 精馏是化工 、 石化 、 医药等行 业生产过程 的重要单元操作 ， 其能耗约占化工生产 的印 ％。其节
石化项 目总投资 的 ３ Ｏ％ ～ ０％ 。精馏 过程 的对 ４
作压力不同， 塔的操作压力 由第 ｌ 效到第 Ｎ效逐
级降低 ， 前一效的塔顶蒸汽冷凝 温度略高于后 一
效的塔釜液沸点温度。第一效的塔釜由水蒸气加
热， 其塔 顶蒸 汽作为 热源加 热第 ２效 的塔 釜 ， 同时 被 冷凝得 到 产 品。依 次逐 效进 行 ， 到最 后 一 效 直
甲醇工业的节能 降耗 ， 对提高装置的经济性 和企
业 的竞 争力有 重要 的作 用 。本 文分 别介 绍新 型高 效 塔器技 术 以及工艺 技术在 甲醇工业 的应 用 。
能 目的。但多效精馏 的投资费用 高于常规精馏。 文献 … 等 表 明 在应 用 多效 精 馏 技 术 对 精 馏 流
２１ ０ ０年第 ３ ０卷第 １ 期
李群生． 精馏 过程的节能降耗及新型高效分离技术
３ １
广
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— 典 系统 泵
Ｉ
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Ｉ
笳机
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图 １ 多效 精 馏 原 理
一
ｌ
Ｉ
般 来说 ， 多效 精 馏 的 节 能 效 果 是 以其 效 数
化工 分 离 过程 ， 其 是 精馏 ， 化 工 、 化 等 尤 是 石
不同， 能位 较高 的塔 排 出 的能 量 用 于 能位 较 低 的 塔 。图 １ 示为一般 的多效精 馏 流程 图 。各 塔操 所
生产中的重要组成部分。该过程的分离效率与允
许 通量对 整个 流程 的生产 能力 、 品质量 、 产 能耗 与 原料 消耗 、 境 保 护都 有 重 大影 响。石 油 和 化 学 环 工业 的能耗 占工业 总 能耗 的很大 部 分 ， 中约 ６ 其 Ｏ ％就用 于精 馏 过 程 。精 馏操 作 的投 资约 占化 工 、
能途径包括 ： 多效精馏技术 、 热泵技术 、 优化控制操作参数以及 采用新型高效分离技术 ， 这包括提高过程 的分 离 效率 、 提高物料回收率 ， 降低回流比进而降低 能耗 、 降低物 料消耗 。新 型塔板 如高效导 向筛板 、 板填 复合塔板
等， 采用 新型高效填料 ， Ｂ 如 Ｈ型金属丝网波纹填料 、 金属环矩鞍等。这些技术 在甲醇工业 中应用后 ， 得到扩产 ５ Ｏ％ 一１０％ ， ５ 节能 ３ Ｏ％ ～ Ｏ％ ， ５ 降低消耗的效果 。技术改造的投资回收期 一般在 ｌ ３个月。 ～ 【 关键词 ］ 精馏 甲醇 节能 扩产 降耗
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
文。
多效精馏 是通过 扩 展工艺 流程 来节 减精 馏操 作 能耗 的 ， 它是 以多塔 代替 单塔 ， 各塔 的能 位级别
采用多 效精馏 技 术 、 热泵技 术 、 优化 控制 操作 参数 以及提 高塔 的分 离 效 率 ， 降低 能耗 和 提 高产 品 回 收率等等 。本文 对这些 技术将 作详 细介绍 。 甲醇是 重要 的基 本 有 机 化工 原 料 ， 国 民生 在
产 中有 广 泛 的应 用 ， 在化 学工业 中 占有重要 地位 。
决定 的 。对 于 Ｎ效精 馏 ， 节 能效 果 可用 一 个公 其
式来 表示 … ：
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（） １
图 ２ 辅 助 循 环 型 热 泵 系统
其 中， 叼为节能效果 ， Ⅳ为多效 精馏塔 的效数 。
１ ２ 热泵 技术 ．
质， 中问各塔则不再需要￣／ 蒸汽和冷却介质， ＇Ｊ ｂｎ 因
此 多效 精 馏 充 分 利 用 了冷 热 介 质 之 间 过 剩 的温 差 。尽 管总 能鼙 降 级 和单 塔 一样 ， 它不 是 一 次 但 性 降级 的 ， 而是逐 塔降低 的 ， 样 ， 个塔 的塔 顶 、 这 每
塔底 温差 减小 了 ， 降低 了有效 能损失 ， 而达 到节 从
３ ０
维 纶 通讯
２ｌ ０Ｏ年 ３月
精 馏 过 程 的节 能 降耗及 新 型 高效 分 离技 术 水
李群 生
（ 北京４ ｘ大 学化 学 工程 学 院 ， ￣． － 北京 ，００９ １０２ ）
［ 摘 要 ］ 精馏是化工 、 石化 、 医药等行 业生产过程 的重要单元操作 ， 其能耗约占化工生产 的印 ％。其节
石化项 目总投资 的 ３ Ｏ％ ～ ０％ 。精馏 过程 的对 ４
作压力不同， 塔的操作压力 由第 ｌ 效到第 Ｎ效逐
级降低 ， 前一效的塔顶蒸汽冷凝 温度略高于后 一
效的塔釜液沸点温度。第一效的塔釜由水蒸气加
热， 其塔 顶蒸 汽作为 热源加 热第 ２效 的塔 釜 ， 同时 被 冷凝得 到 产 品。依 次逐 效进 行 ， 到最 后 一 效 直
甲醇工业的节能 降耗 ， 对提高装置的经济性 和企
业 的竞 争力有 重要 的作 用 。本 文分 别介 绍新 型高 效 塔器技 术 以及工艺 技术在 甲醇工业 的应 用 。
能 目的。但多效精馏 的投资费用 高于常规精馏。 文献 … 等 表 明 在应 用 多效 精 馏 技 术 对 精 馏 流
２１ ０ ０年第 ３ ０卷第 １ 期
李群生． 精馏 过程的节能降耗及新型高效分离技术
３ １
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图 １ 多效 精 馏 原 理
一
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般 来说 ， 多效 精 馏 的 节 能 效 果 是 以其 效 数
化工 分 离 过程 ， 其 是 精馏 ， 化 工 、 化 等 尤 是 石
不同， 能位 较高 的塔 排 出 的能 量 用 于 能位 较 低 的 塔 。图 １ 示为一般 的多效精 馏 流程 图 。各 塔操 所
生产中的重要组成部分。该过程的分离效率与允
许 通量对 整个 流程 的生产 能力 、 品质量 、 产 能耗 与 原料 消耗 、 境 保 护都 有 重 大影 响。石 油 和 化 学 环 工业 的能耗 占工业 总 能耗 的很大 部 分 ， 中约 ６ 其 Ｏ ％就用 于精 馏 过 程 。精 馏操 作 的投 资约 占化 工 、
能途径包括 ： 多效精馏技术 、 热泵技术 、 优化控制操作参数以及 采用新型高效分离技术 ， 这包括提高过程 的分 离 效率 、 提高物料回收率 ， 降低回流比进而降低 能耗 、 降低物 料消耗 。新 型塔板 如高效导 向筛板 、 板填 复合塔板
等， 采用 新型高效填料 ， Ｂ 如 Ｈ型金属丝网波纹填料 、 金属环矩鞍等。这些技术 在甲醇工业 中应用后 ， 得到扩产 ５ Ｏ％ 一１０％ ， ５ 节能 ３ Ｏ％ ～ Ｏ％ ， ５ 降低消耗的效果 。技术改造的投资回收期 一般在 ｌ ３个月。 ～ 【 关键词 ］ 精馏 甲醇 节能 扩产 降耗