精馏干货15多效精馏

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导语:精馏是化工临盆中的一个能耗权门,为了升高其能耗,也许采纳多种节能法子,多效精馏(Multi-effectDistillation)便是个中之一。

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多效精馏旨趣

多效精馏是经过增添工艺过程,来升高精馏操纵能耗的一种道路。其基根源理是:反复哄骗提供精馏塔的能量,以升高热力学效率。详细做法是:以多塔取代单塔,将一一面离职责分解为由几多个操纵压力不同的塔来达成,每一个精馏塔成为一效,将前一效塔顶蒸汽做为后一效塔底再沸器的加热蒸汽,以此类推直至结尾一个塔,如图1所示。

在多效精馏过程中,各塔的操纵压力不同,前一效压力高于后一效压力,前一效塔顶蒸汽冷凝温度略高于后一效塔釜液的沸点温度。

于是,多效精馏充足行使了冷热介质之间多余的温差,特色在于其能位不是一次性左迁的,而是逐塔逐级升高的。如许,在全部过程中,唯有第一效参与新鲜蒸汽,结尾一效参与冷凝介质,而中央各塔则不再须要外加蒸汽和冷凝介质,由此到达了节能的目标。(P1>P2>…>PN)

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多效精馏过程

多效精馏的工艺过程遵循加热蒸汽和物料的流向不同,常常分为三大类:并(顺)流(从高压塔进料)、逆流(从低压塔进料)平宁流(每效均有进料),三种典范多效精馏过程如图2所示。

⑴多效顺流精馏是产业中最罕见的过程形式,见图2(a),物料和蒸汽的震动方位类似。

好处是:溶液从压力和温度较高的一效流向压力和温度较低的塔,如许溶液在效间的运输也许充足行使效间的压差做为鞭策力,而不须要泵。同时,目下一效溶液流入温度和压力较低的后一效时,溶液会主动挥发,也许形成更多的二次蒸汽。别的,此种过程操纵简明,工艺前提安定。

但毛病是跟着溶液夙昔一效逐步流向反面各效,其浓度逐步增高,然而其操纵温度反而升高,致使溶液的黏度增大,总传热系数逐步降落。于是,关于随构成浓度增大其溶液黏度改变很大的溶液不宜采纳。

⑵多效逆流精馏过程见图2(b),物料和加热蒸汽的震动方位相悖,物料从结尾一效加入,用泵顺次送往前一效,由第一效排出;而加热蒸汽由第一效加入。

好处是:溶液的浓度越大精馏塔的操纵温度也越高,于是因构成浓度增大使黏度增大的影响大概与因温度抬高使黏度升高的影响相对消,故各效的传热系数也大概类似。

毛病是:溶液在效间的震动是由低压塔流向高压塔,由低温流向高温,于是肯定用泵运输,动力损耗较大。别的,各效进料均低于沸点,没有自挥发,与并流过程比较,各效形成的二次蒸汽较少。通常来讲,多效逆流过程合用于黏度随温度和构成改变较大的溶液,但不合用于热敏性物料的别离。

⑶多效平流过程如图2(c),质料液平行参与各效,别离后溶液也别离由各效消除。蒸汽由第一效流向末效,二次蒸汽屡次行使。此种过程合用于处置精馏过程中有结晶析出的溶液,如某些无机盐溶液的精馏别离,过程中析出结晶而不便于效间运输,则也许采纳多效平流过程。

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多效精馏的节能结果和效数

通常来讲,多效精馏的节能结果于是其效数来决意的。理论上,与单塔比拟,双塔构成的双效精馏的节能结果为50%,而三效精馏的节能结果为67%,四效精馏节能结果为75%,由此类推,关于N效精馏,其节能结果为:

式中η为节能结果,N为效数。

由此也许看到一样增进一个塔,从单塔精馏到双塔精馏的节能结果可达50%,而从三效精馏到四效精馏的节能结果仅增进了8%,于是在采纳多效精馏节能时,要思索到减削的能量与增进的设施投资间的相关。在效数到达肯定水平后,再增进效数节令能结果已不太显然。

须要阐述的是,上述的节能结果为理论值,在理论运历时则要低于理论值。跟着效数的增进,加热蒸汽的损耗量淘汰,操纵花费升高,但同时设施投资费增大。同时效数的增进又使传热温差减小,传热面积增大,故换热器的投资也增大。于是应在所有掂量节能结果和经济效力的基本上断定,常常多采纳双效精馏,一面过程采纳三效精馏,少少超出三效精馏。

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多效精馏运用法则

在多效精馏运用中,通常合用于非热敏性物料的别离,而且唯有精馏塔塔底和塔顶温差比理论可用的加热剂和冷却剂温差小很多,就也许思索采纳多效精馏。然而,理论上多效精馏要遭到下列很多成分的影响和束缚。

⑴效数的增进遭到第甲第加热蒸汽压力及末级冷却介质品种的束缚,第一效的最高操纵压力肯定低于塔内物料的临界压力;对热敏物资,第一效的温度不能高于其热分解温度。

⑵再沸器的打算温度最高不得超出可用热源的温度。

⑶塔的最低操纵压力常常要遵循冷却介质的冷却技能而定,要保证所采纳的冷却介质也许冷却塔顶气相。

⑷各塔之间肯定有充满的压差和温差,以便有充满的冷凝器和再沸器鞭策力。

⑸效数的增进使操纵越发痛苦,两塔之间的热耦合,需装备更高等的掌握系统。

其余,还需思索编制相对挥发度、进料构成及热形态、板效率以及现有塔的行使等成分。

总之,在思索多效精馏节能计划时,要从系统的全过程举行解析、评价,以便取舍知足工艺请求的最好过程计划。

多效精馏要紧运用在小范围的别离上,譬喻乙醇行业中普及运用的差压蒸馏本领(也叫多效精馏),其普及运用的因为是和石化行业比拟其范围和别离板数都太少,而范围较大的石化行业,较罕用的办法是配置中央再沸器和中央冷凝器。

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多效精馏运用实例——甲醇-水别离

顺流双效精馏过程如图3所示,常压-减压塔过程。

T1为常压塔,则T1塔顶压力(A)为kPa,甲醇原料P,原料分数为0.,温度为64.6℃。遵循物料衡算可得D1+D2=kg/h,T2塔釜物流W2中甲醇原料分数为0.。为使热量顺流从T1塔顶送入T2塔釜,则T2塔釜温度不能超出64.6℃(本运用中不思索传热温差,类似觉得减压塔塔釜温度为64.6℃),经筹划,甲醇-水混杂物在甲醇原料分数为0.、温度为64.6℃下的饱平和体压力为25.1kPa,不思索塔压降,则T2的全塔操纵压力为25.1kPa。

T1和T2均为15块理论板,进料场所为第10块塔板,回流比别离为1和0.8。经试差筹划得T1塔顶采出量为kg/h,T2塔顶采出量为kg/h。经过筹划得T1塔釜再沸器温度为72.2℃,再沸器热负荷为kW,与单塔过程比拟也许节能47.7%;T2塔釜冷凝器温度为33℃,冷凝器热负荷为kW,与单塔过程比拟也许节能50%。

但理论过程中,会有换热温差的影响,节能效率会变小。

运用实例摘自文件:王俭,堵祖荫.蒸馏过程工艺节能本领(3)[J].化工与医药工程,,39(2):63-68.

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