关于填料塔提高精馏效率的实际应用 |
在液体组分物料分离中 ，精馏是比较常见的分离出单组份产品的简洁、有效的方法。而精馏中 ，原始的工艺构架中，填料塔被应用较多。从拉西环到摩尔填料再到陶瓷轨枕填料，发展到不锈钢丝网轨枕填料，从不同分离物质 、酸碱性来选择适合使用的不同填料来满足生产的需要 。如今，在高效填料的使用中 ，陶瓷轨枕和不锈钢轨枕使用较为普遍 ，虽其具备无数块理论塔板数的共知优势，然在实际分离中塔的较大高度，一直是所有实用分离型企业不可挥之的痛 。 填料塔为什么要设计、建设得很高？一方面提升分离精度的要求，也就是尽管具备无数块理论塔板 ，然没有二、三十米甚至更高的填料层高度，无法做到分离需要的品质 。另一方面 ，如果没有足够的高度，中下段（提馏段）分离不彻底，会导致轻组分和重组分达不到完全的切割点 ，致使重组分中轻组分含量超标，也就是塔高是用来拉大分离区域、划分轻重组分的较大空间 。 那么填料塔较高的塔身到底有哪些不利因素呢？首先，永利集团不排除某些设计机构为了保障精馏的较大弹性和有效性 ，在原设计的时候刻意放大精馏填料段的长度，因为所谓设计的权威性 ，很少有人去怀疑塔高度的合理性。其次，永利集团根据原设计建设的时候 ，塔高在设备投入中增加了硬性投入，如填料的增加，分布器的增加，塔身的增加等等 ，这些属于一次投入必然增加。再有，在实际应用中，许多企业采用的是塔顶自回流形式的回流模式，塔体越高 ，循环水冷却泵的功率必然越大，24小时连续工作的高杨程 、大扬量的水泵功率配置在精馏中必然导致较高电负荷的增加，生产直接成本增加 。其四 ，高塔自回流模式中，由于加热将轻组分提升到塔顶，全部被回流，势必需要加大蒸汽的加热来托举轻组分在精馏段的停留，或者是提馏段必须依靠大量重组分的蒸汽托起轻组分不下降，这势必也是需要加热段的持续大剂量加热的供给 。任何企业做不到调节循环水的冷却量来控制塔顶回流 ，效果体现慢 ，也可能导致轻组分不冷却而挥发跑失。 那么，实际应用中，有没有可能在使用填料塔的同时，更好地克服以上所谈到的诸多不利因素，做到相对的低投入 、低电耗、低能耗的生产格局呢？或者同一件塔，有没有办法做到节约能耗电耗同时提升精馏品质呢？本人通过多年对于精馏的认知和创新，在目前填料塔居多的精馏型企中了解到，很多企业已然认识到填料塔弊端的存在 ，在小企业缺乏资金投入或者不舍得设备再投入的前提下，技术改造填料塔是比较简洁有效的途径之一。 案例 ：2015年10月，山东潍坊某L企业欲精馏某酯化完成后的物料，其主要成分是水、甲醇、酯和有机酸 ，其中有机酸沸点最大。有成功Y企业模式是精馏釜加24米高精馏塔，在真空情况下 ，脱轻组分后精馏出酯产品 ，要求酸值小于0.3mgKOH/g ，该Y企业生产的结果完全符合要求。为了L企业减少投入成本等因数，本人给予设计精馏塔的部分，在其原有装置上 ，将原3米高的粗蒸馏塔加高9米，总高度加塔帽13米，采用本人提出多年的“双级回流”设置，强制回流，同样采用真空精馏形式，一次试车成功，产品混合后酸值0.18mgKOH/g ，其余各项指标均合格。 从以上案例中 ，永利集团不难看出，塔高度不一定是精馏精度的唯一指标，需要考虑的是精馏塔的实际使用效率 。所以，我用实际的生产案例（13米塔高替代24米塔）来印证我个人理论的正确性 。 众所周知，在同等塔效情况下：塔的直径决定了塔的分离量，塔的高度决定了塔的分离精度 。我没有办法改变实际填料决定的分离效率，但是我用塔体的二次回流来改变整塔某段填料层的重叠使用，进而做到较大化的使用效率 ，用以达到：同等塔高，提高分离质量；降低塔高，保持原有质量的实际使用目的。本人用技术创新的方法降低了精馏设备投入成本，也推翻了原固有“塔高决定分离精度”这一思维定式。 至于电耗和能耗的问题 ，本人一直主张不采用自然回流的形式，可以采用强制回流来控制回流量，进而减少高塔循环水电机功率。虽然增加了回流泵（功率小） ，电耗却可以省百分之五十左右。“双级回流”形式在自回流形式中也可以很好使用 ，在强制回流中回流泵的实际应用 ，也不增加电耗。（大规模生产中尤为明显） 应用领域： 1 ，在固有的填料塔均可以采用“双级回流”形式来提升产品质量。 以上文章，仅提供给欲降低生产综合成本的生产型企业，希望我的理论能够给企业主们带去实质性的成本的节约 。同时也欢迎有志于精馏创新研究者共同探讨提高。 摘自 邹刚发表于2017年2月28日 中国化工网 已阅：4973次
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