石油裂解和化工生產中,精餾技術是最為成熟、運用最廣泛的單元操作技術之一,但在傳統的精餾工藝中,通常以高能耗、高物耗為代價來獲得所需產品。在煉油、石化等行業中,精餾過程的耗能占全過程耗能的比例甚至高達70%,設備投資超過總投資的50%,因此精餾過程節能技術的研究具有極其重要的意義。當今我國資源短缺嚴重,能源價格不斷上漲,環境問題突出,為此已有很多節能減排方法應用于精餾塔的設計與操作中,如:熱泵精餾、多效精餾、壓差熱耦合精餾、內部熱集成精餾等。
為進(jin)一步提高經濟(ji)效益與環境效益,學(xue)(xue)者們以熱力學(xue)(xue)第(di)二定律為基礎,利用完全熱耦合(he)技(ji)術來(lai)降(jiang)低精(jing)(jing)餾過程的能耗。分(fen)隔(ge)壁(bi)精(jing)(jing)餾塔(ta)是完全熱耦精(jing)(jing)餾塔(ta)的一種特殊類型,它改變了傳(chuan)統精(jing)(jing)餾塔(ta)的結構,突(tu)破(po)了傳(chuan)統簡單精(jing)(jing)餾塔(ta)的模式,具有節能降(jiang)耗、減少投資(zi)、無返混、熱力學(xue)(xue)效率高等優點。
分隔壁精餾塔(DWC)又稱隔離壁塔、分壁式塔、隔板精餾塔,對于多組分精餾具有巨大的優勢,對于某些給定的物料,與常規精餾相比,節能最高可以達到60%以上,節省投資30%。是目前國內外設備集成和節能降耗方面的研究熱點。
分(fen)(fen)隔壁(bi)(bi)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)是在(zai)傳統(tong)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)中間位置放置一塊豎(shu)直的(de)分(fen)(fen)隔壁(bi)(bi),如(ru)圖(tu)1所(suo)示。精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)被垂(chui)直的(de)分(fen)(fen)隔成6個部分(fen)(fen),如(ru)圖(tu)1所(suo)示,公共精(jing)餾(liu)區1,公共提餾(liu)區6及由分(fen)(fen)隔壁(bi)(bi)分(fen)(fen)開(kai)的(de)相互平(ping)行的(de)進(jin)料(liao)段和側(ce)向產(chan)品采出段4部分(fen)(fen),其中進(jin)料(liao)段和側(ce)線產(chan)品出料(liao)段又可(ke)以分(fen)(fen)為(wei)精(jing)餾(liu)段2、3和提餾(liu)段4、5,其中2、4一般被稱(cheng)為(wei)預分(fen)(fen)餾(liu)段或副(fu)塔(ta)(ta),整(zheng)個1、3、5、6段被稱(cheng)為(wei)主塔(ta)(ta)。
如圖2所示,含A、B、C三種物(wu)質的(de)混合物(wu)從分(fen)(fen)(fen)隔壁塔(ta)進料段的(de)中間(jian)位置進入到塔(ta)內。在(zai)預分(fen)(fen)(fen)餾(liu)段,組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)A、B向(xiang)塔(ta)上方移動,組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)B、C向(xiang)塔(ta)下方移動。公(gong)共精(jing)餾(liu)區完成(cheng)A、B的(de)分(fen)(fen)(fen)離,純組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)從塔(ta)頂(ding)采(cai)(cai)出,公(gong)共提餾(liu)段完成(cheng)B、C的(de)分(fen)(fen)(fen)離,純組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)C從塔(ta)釜(fu)采(cai)(cai)出,純組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)B從主(zhu)塔(ta)的(de)中間(jian)采(cai)(cai)出。與傳統分(fen)(fen)(fen)離三組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)的(de)兩塔(ta)精(jing)餾(liu)相比,分(fen)(fen)(fen)隔壁精(jing)餾(liu)塔(ta)可以節省(sheng)1座精(jing)餾(liu)塔(ta)及附(fu)屬設備(bei),如再(zai)沸器(qi)、冷(leng)凝器(qi)、塔(ta)頂(ding)回流泵等,而(er)且(qie)占地面積也相應減少(shao)。
2014年(nian),天(tian)大北(bei)洋依托天(tian)津(jin)大學(xue)的先進技術,實現了(le)隔板精餾技術工(gong)業化的突破。2017年(nian)天(tian)津(jin)大學(xue)化學(xue)工(gong)程聯(lian)合(he)國家重點(dian)試驗室(天津大學)同美國精餾研究公司(FRI)簽訂合作協議,共同建設隔板精餾中試實驗平臺。同時天大北洋還擁有多項隔板塔專利,范圍涵蓋重整、芳烴分離、多晶硅等多個領域。截至目前,天大北洋已設計隔板塔10余座,最大塔徑5.4米,得到了市場(chang)的一(yi)致好評(ping)。
天大北洋開發(fa)的(de)隔板精餾工藝(yi)(yi),將隔壁塔與多效(xiao)蒸餾過程相結合,其工藝(yi)(yi)優勢如下:
1. 結合隔壁精餾塔(ta)和三(san)效精餾工藝,可大幅(fu)度降低裝置能(neng)耗;
2. 相比常規的三塔(ta)(或者四塔(ta))雙效(xiao)流(liu)程,能耗(hao)節省(sheng)30%以(yi)上;
3. 相比五塔流(liu)程,塔設備數量少,投資少,占(zhan)地面積(ji)少,同時流(liu)程大大簡化;
4. 簡化(hua)了塔的操(cao)作控制,相比普(pu)通流(liu)程(cheng),降低了操(cao)作難度,產品質量更有保證;
5. 自主開發的適用于隔板塔的新型填料、塔內件及塔盤產品,設備運行更加穩定、可靠;
6. 結合自(zi)身在精(jing)餾(liu)領(ling)域的(de)先進工藝和(he)(he)產品(pin),隔板(ban)精(jing)餾(liu)和(he)(he)催化反應精(jing)餾(liu)、熱泵精(jing)餾(liu)技術結合,進一步的(de)實現節能和(he)(he)高效;
工程師在(zai)隔板(ban)塔內部安裝塔內件
隔板精餾塔(DN6500)安裝現場
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