精餾技術(shù)研究進(jìn)展與工業(yè)應(yīng)用

司穩(wěn)琴（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

精餾技術(shù)研究進(jìn)展與工業(yè)應(yīng)用

司穩(wěn)琴（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

精餾技術(shù)屬于現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的關(guān)鍵共性技術(shù)，因此在石油化工、環(huán)境保護(hù)等多種領(lǐng)域引起了足夠重視。精餾技術(shù)體現(xiàn)出應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，這些都是相比于其他技術(shù)獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，但是仍舊存在著設(shè)備投資大，分離能耗高等棘手的問(wèn)題，所以需要有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)新型高效精餾技術(shù)，并在使用的過(guò)程中體現(xiàn)社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文將著重分析精餾技術(shù)的研究進(jìn)展和工業(yè)應(yīng)用的過(guò)程，結(jié)合精餾塔的種類(lèi)、傳質(zhì)性能等方面，明確應(yīng)用精餾技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義。

精餾技術(shù)；研究進(jìn)展；工業(yè)應(yīng)用

化學(xué)工業(yè)是當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，分離技術(shù)是化工生產(chǎn)過(guò)程中保證對(duì)原料進(jìn)行凈化、對(duì)相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行提純、對(duì)產(chǎn)生的廢物進(jìn)行處理的支撐。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)工程中的分離技術(shù)呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)，精餾就是其中應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的分離方式之一，在化工工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色。國(guó)家的精餾技術(shù)在研究和應(yīng)用的過(guò)程中取得了極大進(jìn)步，精餾塔在此技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中，也體現(xiàn)出舉足輕重的作用。

1 精餾塔的種類(lèi)

精餾技術(shù)的應(yīng)用離不開(kāi)精餾塔的存在，精餾塔按照內(nèi)部的構(gòu)件可以分為板式塔和填料塔。在二十世紀(jì)七十年代以前，板式塔的研究與應(yīng)用還處于遙遙領(lǐng)先的地位。當(dāng)進(jìn)入七十年代之后，填料塔便在板式塔研究的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，并且取得了極大進(jìn)展，將填料塔和板式塔進(jìn)行對(duì)比，體現(xiàn)出壓降低、效率高、處理量大等優(yōu)勢(shì)。

1.1 板式塔

在1813年，專(zhuān)家第一次提出了泡罩塔板，并且具有了兩百多年的歷史。板式塔具備的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)在造價(jià)方面也較低，很適合用于加壓與多側(cè)線(xiàn)采出的工藝過(guò)程，板式塔中包含著泡罩塔板和篩孔塔板等多種類(lèi)型。

1.2 填料塔

散堆填料和規(guī)整填料兩種類(lèi)型是最重要的。散堆填料的外型結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出顆粒狀，規(guī)整填料的外型結(jié)構(gòu)則呈現(xiàn)出規(guī)則的幾何圖形，并且是堆砌整齊的填料。

2 計(jì)算流體力學(xué)在精餾研究中的應(yīng)用

二十世紀(jì)八十年代，專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)始嘗試計(jì)算流體力學(xué)在精餾研究中的應(yīng)用，密切觀(guān)察精餾塔中的流體流動(dòng)情況，目前，計(jì)算流體力學(xué)逐漸成為了研究精餾塔內(nèi)部氣體與液體相互流動(dòng)和傳質(zhì)的主要工具。

2.1 計(jì)算流體力學(xué)在塔板研究中的應(yīng)用

研究人員使用流體力學(xué)計(jì)算的方式對(duì)塔板上的氣體與液體間的流動(dòng)情況和傳質(zhì)進(jìn)行細(xì)致研究，在此過(guò)程中提出了眾多的計(jì)算模型，比如混合流動(dòng)模型、兩相流動(dòng)模型等。通過(guò)相關(guān)的專(zhuān)家研究，總結(jié)出當(dāng)前流體力學(xué)計(jì)算模型存在的缺陷，就是無(wú)法準(zhǔn)確的闡述湍流狀態(tài)下氣體和液體的相互作用。

2.2 計(jì)算流體力學(xué)在填料研究中的應(yīng)用

在填料表面分布的液體通常會(huì)對(duì)填料的傳質(zhì)效率產(chǎn)生極大影響。專(zhuān)家學(xué)者通過(guò)相關(guān)的研究并采用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)對(duì)填料的表面氣體與液體相互間的流動(dòng)狀態(tài)及傳質(zhì)性能進(jìn)行了深入的分析。

3 塔器大型化的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 塔器大型化

隨著大型石油化工項(xiàng)目的發(fā)展，精餾塔大型化進(jìn)程也逐漸加快。精餾過(guò)程大型化就是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，在使用的過(guò)程中可以起到降低能耗、提升設(shè)備使用效率、減少?gòu)U物排放等作用。精餾過(guò)程大型化的發(fā)展面臨著系列的科學(xué)和工程問(wèn)題。在分離的問(wèn)題上，塔器的大型化能夠讓液氣兩相的接觸方式發(fā)生改變，從而對(duì)塔內(nèi)的熱量和質(zhì)量傳遞的過(guò)程產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)降低分離效率的目的。

3.2 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

在工程實(shí)踐的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展被廣泛的應(yīng)用于這個(gè)過(guò)程，計(jì)算流體力學(xué)的理論也逐步在完善，所以數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)成為了新的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)逐漸成為指導(dǎo)著大型塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和系列問(wèn)題的診斷并逐漸優(yōu)化的主要工具，呈現(xiàn)出集成化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

4 精餾技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

在二十一世紀(jì)發(fā)展的進(jìn)程中，化學(xué)工業(yè)是當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，精餾技術(shù)在此行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用占有著舉足輕重的地位，其在發(fā)展與進(jìn)步的過(guò)程中產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。通過(guò)長(zhǎng)期不懈的研究與實(shí)驗(yàn)分析，人們對(duì)精餾技術(shù)逐漸擁有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，其中的流體力學(xué)、氣液傳質(zhì)和過(guò)程中的強(qiáng)化等都具備了更加完善科學(xué)的理論模型，并且已經(jīng)成功的適用于工業(yè)中的大型精餾裝置中。

4.1 精餾過(guò)程的節(jié)能技術(shù)

精餾過(guò)程中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用主要是針對(duì)回流比、操作的壓力等具體參數(shù)做出優(yōu)化。對(duì)回流比進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，能夠有效地降低或提升能耗。降低精餾塔中的操作壓力，能夠適當(dāng)?shù)臏p小系統(tǒng)中的有效能損耗，由此達(dá)到節(jié)能的最終目的。相比來(lái)說(shuō)，輕烴和氣分等工藝流程可以有針對(duì)性的進(jìn)行加壓精餾的操作，從而達(dá)到提升塔頂溫度的效果，這個(gè)過(guò)程省去了冷凍介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)。對(duì)進(jìn)料的位置進(jìn)行優(yōu)先選擇，能夠及時(shí)降低塔內(nèi)的氣液反混程度，這樣有效的降低了分離的難度，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

4.2 精餾過(guò)程的強(qiáng)化技術(shù)

精餾過(guò)程中的強(qiáng)化技術(shù)是提升效率、降低能耗并減少?gòu)U氣排放的重要手段，這是當(dāng)今社會(huì)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要方向?；み^(guò)程中的強(qiáng)化主要包含著生產(chǎn)設(shè)備的強(qiáng)化過(guò)程和生產(chǎn)流程的強(qiáng)化過(guò)程。對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化包含著開(kāi)發(fā)新型的高效傳質(zhì)元件，同時(shí)開(kāi)發(fā)出緊湊的傳熱元件與新式的微反應(yīng)器等多種技術(shù)手段；生產(chǎn)過(guò)程中的強(qiáng)化包含著反應(yīng)及分離耦合等技術(shù)方法。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，伴隨著精餾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，一些需要重視的問(wèn)題也逐漸體現(xiàn)出來(lái)，所以需要在精餾技術(shù)研究的進(jìn)程與工業(yè)應(yīng)用的過(guò)程中，專(zhuān)注于提高傳質(zhì)效率，并且提出更加專(zhuān)業(yè)科學(xué)化的傳質(zhì)理論，開(kāi)發(fā)新時(shí)代多層次并適用于交叉領(lǐng)域的節(jié)能型耦合精餾技術(shù)。

[1]任海倫,安登超,朱桃月,李海龍,李鑫鋼.精餾技術(shù)研究進(jìn)展與工業(yè)應(yīng)用[J].化工進(jìn)展,2016,06:1606-1626.

司穩(wěn)琴（1983-），女，漢族，甘肅蘭州，本科，研究方向：化學(xué)工程與工藝。