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【摘 要】 由于在我国的化工生产当中，一般生产设备还处于落后的状态，并且生产效率也非常低，存在较大的能耗，在生产过程当中，也污染了环境。精馏是指利用回流方法使液体混合物进行高纯度分离的操作，其利用自身独特的优势在工业生产过程中得到了广泛的应用。在生产运行中，精馏分离操作及其辅助设备所消耗的能量就占用了化工分离中的95%，同时在热力学中，精馏是低效的耗能过程，有极高的热力学不可逆性。所以，对于化工生产等一些企业来讲，就必须要应用更加完善的管理措施，并且改变陈旧的生产思路，应用新设备和新技术，从而提高精馏效率、更好的降低能耗，以便在生产当中得到更多的优势。
【关键词】 化工节能;精馏;多效精馏;热偶精馏
一、化工高效蒸馏技术的开发背景
（一）开发化工高效蒸馏技术的国家导向
随着我国社会经济的不断发展和人民生活水平的日益提高，在生产生活中对化工产品的需求也越来越大但必须正视的一点是：我国的化工生产活动在目前仍基本停留在高耗能，高污染的传统生产模式下。早在“十一五”规划设计之初，我国政府及相关部门便早已提出了建立节能型经济发展模式的目标，首先就要求工业生产必须做到节能环保，低排高效。正视在这样的背景下，有关化工高效蒸馏技术的研究自然也就提上了日程。
（二）精馏技术的使用现状及新方法的开发前景
现有的化工原料分离过程所采取的常用方法就是传统精馏法，众所周知，化工行业的生产包括有两个基本的生产过程，即反应过程和分离过程。其中，精馏分离操作及其辅助设备所消耗的能量就占用了化工分离中的95%，是整个生产过程能耗的80%左右。通过理论与实践的不断探索，高效节能的新型化工精馏技术的研究开发和运用可以使我们一下扔掉传统精馏法带来的高污染高能耗的“大包袱“，早日实现节能减排，环境友好的环境目标。可以说，高效节能精馏技术的前景可谓一片光明。
二、与传统精馏方法的比较
（一）传统精馏法。目前使用的传统精馏法过程大致如下：将原料从精馏塔下送入精馏器的原料釜内，然后由釜下的锅炉放出大量的高压蒸汽，以提供精馏原料所需要的热量。这一热量通过塔釜的传导作用到原料上，从而使原料迅速的汽化并上升，在上升的过程中汽化原料和釜内的液化原料不断传质传热和再汽化冷凝。再由塔顶储存的冷却水将上升到塔顶的汽化原料予以冷凝。
（二）新型节能蒸馏法。与传统精馏法相比，新型精馏法对精馏塔顶冷凝水对原料降温产生的蒸汽进行了合理的再利用。使其通过体内的内循环，有效地参与了对原料的再次加热和精馏，提高分离效率，同时，选用高效导向筛板及新型的填料等分离设备，不仅能够提高分离效率，使精馏塔的操作回流比降低，还能够因为精馏塔的还能与回流比呈线性关系，成比例地降低的能量消耗。从而能够起到降低能耗、减排、提高产品质量等优点，实现了对热能量的回收和再利用，提高企业的效益。
1、多塔精馏分离序列的优化
通过操作实践可以得出结论，就是在精馏过程中应首先除去容易造成系统腐蚀或结焦的组分，以便降低后续设备的材质要求或稳定操作;首先应当把进料分成分子数接近的两股流，按塔顶与塔底各占50%的分馏比例安排;根据塔顶产品的挥发度依次递减的顺序逐个回收;对于各组分沸点相差很大的物系，若有组分要在冷冻条件下进行分离，应使进入冷冻系统或冷冻等级更高系统的组分数尽量减少;应把关键组分的相对挥发度最接近于1的组分放在最后;对产品纯度要求高的组分应放在最后分离。简单精馏流程采用热集成技术比无热集成的可节约操作费用50%，可見塔系热集成技术对于分离过程能耗的影响往往比单个塔的优化更显著，这是挖掘精馏系统节能潜力极大的一种措施，因而成为节能研究者的热点对象。
2、多效精馏
多效精馏是将原料分成大致相等的N股进料，分别送入压力依次递增的N个精馏塔中，N个塔的操作温度也依次递增。压力和温度较高塔的塔顶蒸汽向较低塔的塔釜再沸器供热，同时自身也被冷凝，以此类推，这样就节省了低压塔再沸器的能耗和高压塔冷凝器的水耗。在这个系统中，只需向第一个最高压力塔供热，系统即可进行工作，所需能量约为单塔能耗的1/N，如将三个塔串在一起采用三效精馏技术，其能耗仅用原来的1/3，节能幅度达到67%，节能效果非常明显。多效精馏由于效数增加，加热蒸气用量减少，能耗降低，但效数越多，设备投资费用增加，且受到第一级加热蒸气压力及末级冷却介质种类的限制，操作愈发困难，一般由单效改为双效可节能50%，双效到三效η增加17%，三效到四效η仅增加了8%，可见，多效精馏后几效所产生的节能效果不断下降，因此工业上一般采用双效精馏，其工艺流程按加热蒸气和物料的流向不同，分为平流、顺流和逆流三种。
三、高效节能精馏技术工业化的挑战与困难
近年来，随着节能减排的生产方式日益成为主流共识，有关于化工生产中高效节能精馏技术的研究也越来越受到相关学界的高度重视和密切关注。相关的理论成果也是层出不穷，但碍于一些客观条件的限制，这些研究还没有大规模且系统的实际生产成果出现。造成这些缺憾的原因通常是：相关的系统化理论和实践指导技术及其资料相对较少;相关的示范装置及具有实际生产经验的技术人员的短缺。这些都是新技术在推广过程中必须越过的现实桎梏。因此，必须在如下方面对高效节能精馏技术推广过程中予以开展和深化：
（一）推进相关理论基础的研究
坚持科技创新，适时地建立相关的高质量的专家储备体系和模拟实验分析系统。并且该系统的使用及更新要与最新的理论研究成果实现同步，从而为生产时间提供友好而准确的即时理论信息和技术支持。
（二）建立适当规模的中试装置
针对目前化工生产大规模、高产量的现实情况，推进高效节能精馏技术的工业化进程尤为迫切，故有必要建设新型的高效节能精馏示范装置。通过这些新型的实验和示范装置进行大规模、高产量的生产试验，从而在实践中研究出更好更高效的精馏生产方式，并及时根据生产中所产生的各类问题进行优化设计。以期在未来的生产实践中能够规避风险，使新技术高效节能的特点能够得到最彻底的发挥。
（三）合理利用优势
以实现“十一五”规划设计之初提出的“建立节能型经济发展模式”为目标，在某些化工企业较为集中的地区，通过政府及相关主管部门的引导，利用当地的资源和配套设施优势，建立以节能型精馏技术为主的工业示范基地，并且逐步在全国推广应用。
四、结语
在如今世界能源日益紧缺的背景下，精馏过程中的节能操作势在必行。有效的精馏节能不仅能够带来巨大的社会经济效益，还有助于可持续性资源的发展。在现代化工行业中，资源节约与环境友好是各行业发展的新型目标，国内外都投入了大量的人力、物力加强其节能技术的发展，我国正在工业化大发展的深化改革时期，加强在高效节能精馏领域的科技创新与示范改进，对整个化工行业影响意义深远。
参考文献：
[1]杨家军，肖丰，杨莹等.顺流双效HGL精馏装置的优化设计[J].吉林化工学院学报，2007，24（1）：10―12.
[2]王葳，杨莹，刘艳杰等.多效平流精馏流程的优化设计计算[J].吉林化工学院学报，1997，14（1）：19―24
【关键词】 化工节能;精馏;多效精馏;热偶精馏
一、化工高效蒸馏技术的开发背景
（一）开发化工高效蒸馏技术的国家导向
随着我国社会经济的不断发展和人民生活水平的日益提高，在生产生活中对化工产品的需求也越来越大但必须正视的一点是：我国的化工生产活动在目前仍基本停留在高耗能，高污染的传统生产模式下。早在“十一五”规划设计之初，我国政府及相关部门便早已提出了建立节能型经济发展模式的目标，首先就要求工业生产必须做到节能环保，低排高效。正视在这样的背景下，有关化工高效蒸馏技术的研究自然也就提上了日程。
（二）精馏技术的使用现状及新方法的开发前景
现有的化工原料分离过程所采取的常用方法就是传统精馏法，众所周知，化工行业的生产包括有两个基本的生产过程，即反应过程和分离过程。其中，精馏分离操作及其辅助设备所消耗的能量就占用了化工分离中的95%，是整个生产过程能耗的80%左右。通过理论与实践的不断探索，高效节能的新型化工精馏技术的研究开发和运用可以使我们一下扔掉传统精馏法带来的高污染高能耗的“大包袱“，早日实现节能减排，环境友好的环境目标。可以说，高效节能精馏技术的前景可谓一片光明。
二、与传统精馏方法的比较
（一）传统精馏法。目前使用的传统精馏法过程大致如下：将原料从精馏塔下送入精馏器的原料釜内，然后由釜下的锅炉放出大量的高压蒸汽，以提供精馏原料所需要的热量。这一热量通过塔釜的传导作用到原料上，从而使原料迅速的汽化并上升，在上升的过程中汽化原料和釜内的液化原料不断传质传热和再汽化冷凝。再由塔顶储存的冷却水将上升到塔顶的汽化原料予以冷凝。
（二）新型节能蒸馏法。与传统精馏法相比，新型精馏法对精馏塔顶冷凝水对原料降温产生的蒸汽进行了合理的再利用。使其通过体内的内循环，有效地参与了对原料的再次加热和精馏，提高分离效率，同时，选用高效导向筛板及新型的填料等分离设备，不仅能够提高分离效率，使精馏塔的操作回流比降低，还能够因为精馏塔的还能与回流比呈线性关系，成比例地降低的能量消耗。从而能够起到降低能耗、减排、提高产品质量等优点，实现了对热能量的回收和再利用，提高企业的效益。
1、多塔精馏分离序列的优化
通过操作实践可以得出结论，就是在精馏过程中应首先除去容易造成系统腐蚀或结焦的组分，以便降低后续设备的材质要求或稳定操作;首先应当把进料分成分子数接近的两股流，按塔顶与塔底各占50%的分馏比例安排;根据塔顶产品的挥发度依次递减的顺序逐个回收;对于各组分沸点相差很大的物系，若有组分要在冷冻条件下进行分离，应使进入冷冻系统或冷冻等级更高系统的组分数尽量减少;应把关键组分的相对挥发度最接近于1的组分放在最后;对产品纯度要求高的组分应放在最后分离。简单精馏流程采用热集成技术比无热集成的可节约操作费用50%，可見塔系热集成技术对于分离过程能耗的影响往往比单个塔的优化更显著，这是挖掘精馏系统节能潜力极大的一种措施，因而成为节能研究者的热点对象。
2、多效精馏
多效精馏是将原料分成大致相等的N股进料，分别送入压力依次递增的N个精馏塔中，N个塔的操作温度也依次递增。压力和温度较高塔的塔顶蒸汽向较低塔的塔釜再沸器供热，同时自身也被冷凝，以此类推，这样就节省了低压塔再沸器的能耗和高压塔冷凝器的水耗。在这个系统中，只需向第一个最高压力塔供热，系统即可进行工作，所需能量约为单塔能耗的1/N，如将三个塔串在一起采用三效精馏技术，其能耗仅用原来的1/3，节能幅度达到67%，节能效果非常明显。多效精馏由于效数增加，加热蒸气用量减少，能耗降低，但效数越多，设备投资费用增加，且受到第一级加热蒸气压力及末级冷却介质种类的限制，操作愈发困难，一般由单效改为双效可节能50%，双效到三效η增加17%，三效到四效η仅增加了8%，可见，多效精馏后几效所产生的节能效果不断下降，因此工业上一般采用双效精馏，其工艺流程按加热蒸气和物料的流向不同，分为平流、顺流和逆流三种。
三、高效节能精馏技术工业化的挑战与困难
近年来，随着节能减排的生产方式日益成为主流共识，有关于化工生产中高效节能精馏技术的研究也越来越受到相关学界的高度重视和密切关注。相关的理论成果也是层出不穷，但碍于一些客观条件的限制，这些研究还没有大规模且系统的实际生产成果出现。造成这些缺憾的原因通常是：相关的系统化理论和实践指导技术及其资料相对较少;相关的示范装置及具有实际生产经验的技术人员的短缺。这些都是新技术在推广过程中必须越过的现实桎梏。因此，必须在如下方面对高效节能精馏技术推广过程中予以开展和深化：
（一）推进相关理论基础的研究
坚持科技创新，适时地建立相关的高质量的专家储备体系和模拟实验分析系统。并且该系统的使用及更新要与最新的理论研究成果实现同步，从而为生产时间提供友好而准确的即时理论信息和技术支持。
（二）建立适当规模的中试装置
针对目前化工生产大规模、高产量的现实情况，推进高效节能精馏技术的工业化进程尤为迫切，故有必要建设新型的高效节能精馏示范装置。通过这些新型的实验和示范装置进行大规模、高产量的生产试验，从而在实践中研究出更好更高效的精馏生产方式，并及时根据生产中所产生的各类问题进行优化设计。以期在未来的生产实践中能够规避风险，使新技术高效节能的特点能够得到最彻底的发挥。
（三）合理利用优势
以实现“十一五”规划设计之初提出的“建立节能型经济发展模式”为目标，在某些化工企业较为集中的地区，通过政府及相关主管部门的引导，利用当地的资源和配套设施优势，建立以节能型精馏技术为主的工业示范基地，并且逐步在全国推广应用。
四、结语
在如今世界能源日益紧缺的背景下，精馏过程中的节能操作势在必行。有效的精馏节能不仅能够带来巨大的社会经济效益，还有助于可持续性资源的发展。在现代化工行业中，资源节约与环境友好是各行业发展的新型目标，国内外都投入了大量的人力、物力加强其节能技术的发展，我国正在工业化大发展的深化改革时期，加强在高效节能精馏领域的科技创新与示范改进，对整个化工行业影响意义深远。
参考文献：
[1]杨家军，肖丰，杨莹等.顺流双效HGL精馏装置的优化设计[J].吉林化工学院学报，2007，24（1）：10―12.
[2]王葳，杨莹，刘艳杰等.多效平流精馏流程的优化设计计算[J].吉林化工学院学报，1997，14（1）：19―24