連續(xù)精餾熱能耗節(jié)省攻略 |
如今國家提倡化工生產的低碳、低耗、低成本的企業(yè)運行格局，勢必強化在運行企業(yè)深度挖潛。如何在企業(yè)運作中做到較佳的“三耗”，做到比較優(yōu)質的產品品質，才是企業(yè)生存、立足、發(fā)展的關鍵，營銷手段能力再強大，完全成本沒有控制好，始終無法做到較大程度的剩余價值。本人就著重反應后產品的分離或分離型企業(yè)“三耗”指標中能耗的利用談一些個人看法，以供相應企業(yè)借鑒使用。 為了達到產品的較佳純凈度，蒸餾是一般化工企業(yè)通用的一種分離方式。蒸餾分為普通蒸餾，精餾，蒸發(fā)等若干方法，其工藝的配置主導產品最終的質量要求。蒸餾和蒸發(fā)一般為粗品脫去輕組分的簡易祛除手段，使用的范圍很廣，方法有釜式蒸餾，薄膜蒸發(fā)，分子蒸餾，以及多效蒸發(fā)等。而精餾是將原料組分中一種或多種物質通過相對沸點差一步或分步達到提純的目的，在常規(guī)分離中比較通用。 精餾，分為釜式間歇精餾和塔式連續(xù)精餾，根據壓力分為有壓精餾（正壓和負壓）和常壓精餾。釜式間歇精餾不具備溫度的“T度”，因此能耗可節(jié)省空間不大，我們來具體討論一下常壓塔式連續(xù)精餾。 經歷過精餾生產的都知道，精餾是通過原料不間斷泵入塔中部，塔底由再沸器或加熱盤管加熱，使沸點小的物質受熱汽化沸騰由下往上，到冷凝器被冷凝，沸點大的物質沒被汽化的由上往下在釜底集聚。冷凝器將氣相出口的物質冷凝后流入到回流罐，利用回流泵打到塔頂作回流，回流一個階段后，部分回流，部分采出，達到連續(xù)進料連續(xù)出料的分離精餾目的。從這個流程來看，生產出合格的產品似乎不是問題，但我們需要討論能耗是不是最省。這里我們來以乙醇和水的混合物，精餾出95℃以上的酒精來舉例說明能耗節(jié)省的可控點！ 在精餾中，加熱熱源為蒸汽和導熱油，導熱油輸送熱量后，損失的熱量由鍋爐補給，不斷循環(huán)，這樣的加熱傳熱方式熱損很小，能耗省也環(huán)保。而蒸汽，加熱完成后，由于放熱被冷凝，冷凝水的溫度一般為100℃甚至更高，部分企業(yè)已經開始使用保溫管線使用循環(huán)機泵入蒸汽鍋爐，以達到最少的熱損。但很多企業(yè)都是直排的形式收獲冷凝水回用，這樣很大程度地浪費了熱量，綜合能耗成本增加，我們定義為蒸汽顯熱損。精餾中，由于不斷排放的被蒸餾完全酒精的廢水，排放溫度在98-105℃之間，廢水的量一般是原料量的30%-80%，一般都在50%左右，這100℃的廢水直接排進了廢水池，浪費了大量的高溫顯熱，這部分我們稱之為廢液顯熱。酒精汽化后溫度應該在76-80℃，直接流入冷凝器，冷凝后部分被回流泵打到塔頂再汽化，循環(huán)被冷凝，這部分循環(huán)的氣體總量基本和進料量持平，這么大量的氣體被冷卻水所冷凝、冷卻的熱量非常巨大，我們定義為汽化潛熱損。還有，整個生產裝置對外的散熱，我們可以定義為熱輻射損。 以上的解釋，我們可以理解為一個連續(xù)精餾塔，整個所有消耗的熱量為四方面：1，廢液顯熱損。2，蒸汽冷凝顯熱損。3，汽化潛熱損。4，體表輻射熱損。這些熱量的總和基本能夠和燃煤提供給精餾塔的熱量相平衡。當我們了解了這些，怎么控制好這些熱損以達到較低消耗燃煤的目的而做好文章。依舊用精餾醇水混合物來展開討論。 常溫物料（25℃），通過泵，流入連續(xù)精餾塔中部，對于精餾效率而言是好事，因為物料可以作為塔中回流物質，使得沸點高物質很難沸騰往上。但是，從能耗角度，太低的進料溫度勢必吸收大量的熱而使得加熱量增加巨大。有沒有可能性將進塔的物料溫度提高，從而減少熱能的使用？這個時候，我們可以選擇廢熱的利用了。廢熱是指塔頂的汽化潛熱和廢水顯熱，這兩點的熱量白白浪費，為什么不能有效使用呢？現在通常的方法是在冷凝器前面增加一個換熱器，由塔頂出來的汽化物料和進塔前原料進行換熱，既提高了進塔物料的溫度，又降低了冷卻水冷卻的負荷，同時冷凝器面積可以減小，冷卻水量可以減少，同時冷卻水泵的功率可以降低，一舉多得。通過這樣的換熱，完全可以將進塔的物料提升溫度到60-65℃，換熱器面積足夠大的話，完全可以換熱到70℃。當然，在設備成本上和工藝的合理性上，我們應該折中考慮換熱的效果。 如果感覺熱量還不足以回收得徹底，那么，可以進行二次換熱。利用和塔頂汽化物料換熱后的原料再和塔底廢水進行換熱，也就是將65℃的原料和100℃的廢水進行熱交換，將原料提升溫度到達80-85℃。這么，這時的原料進入精餾塔，已經部分汽化，那么所對于系統(tǒng)消耗熱量減少了很大一部分，也就是說節(jié)約了很大一部分的燃煤。 這樣利用“T度”回收熱量的方法早在近十年前我就提出來了，也在很多化工品精餾領域得到很好驗證，其有效燃煤節(jié)省率可高達30%，長久而高效地節(jié)約了精餾成本。而對于雙重熱量回收，在簡單地增加換熱設備是遠遠不夠的，這就得配合塔高和精餾段、提餾段的進料口相匹配才能夠發(fā)揮其最佳的精餾效率。因為進塔物料溫度高和低對于塔中回流效果的影響以及塔體操作平衡的影響是巨大的，也就是塔體同一進料口無法滿足既是高溫物料又是低溫物料，這是精餾效果問題，這里不詳細闡述，在以后的文章中我會逐步詳細說明。 對于我提及的蒸汽冷凝液熱損，使用循環(huán)液泵回收熱水效果是明顯的，也是成熟的一種回收熱量的方法，避免蒸汽暴露常壓空中而熱能耗損失。對于設備的熱輻射損耗，最有效的方法是注重保溫效果，一般的五厘米保溫層太過單薄。當然，保溫材質的好壞也決定熱損的多少。 終上所述，本人只想提出能耗合理地節(jié)省，對于諸多企業(yè)而言，小投入的換熱設備，更合理的工藝布局，換回的是長年累月的能耗節(jié)約，久而久之是節(jié)約了不小的一筆運行支出，更滿足于國家提出的低碳、低耗的指導方針。 已閱：3429次
『關閉本窗口』
|
|
||||||||||||||||||||
|
