化工热敏性产品连续精馏技术现状与发展趋势

摘 要：精馏是化工中最常见的一种技术，它可应用的范围包括石油行业、化肥制造行业、制药行业等，是一种较为成熟的共性技术。随着化学工业技术的发展，传统的精馏技术不能适应当前发展的需求，一种连续节能精馏技术的出现，很好的解决传统设备投资高，能耗大的问题，成为未来精馏技术发展的主要方向，具有良好的经济价值与应用前景。

关键词：热敏物料;连续精馏;分离;纯化;热稳定性

精馏、萃取、膜分离等都是化工分离中常见的技术，其中精馏技术应用最广。精馏过程涉及到的设备包括精馏塔与填料塔，随着技术的更新，对于精馏塔的设计更加科学合理。热敏性产品在精馏的过程的要求较高，如何通过连续性精馏技术进行热敏性产品的生产，成为化工行业研究的重点。

1 精馏技术简介

精馏是一种通过回流技术分离和纯化液体混合物的技术。它依据操作方式的不同可分为连续式与间歇式，依据蒸馏对象的组分大小可分为二元式与多元式，依据在蒸馏对象中添加剂的种类与类型可分为普通式与特殊式。目前，在化工行业应用最广泛的蒸馏技术是连续式蒸馏技术，它涉及到的装置包括精馏塔、填料塔、再沸器、冷凝器、回流器等。连续精馏技术可使蒸馏对象得到有效的分离，也可以提升工艺过程，回流技术的应用是混合物组分可以有效分离的关键，回流比的参数控制是影响蒸馏的分离效果和能量消耗的重要因素。

一般精细化工产品都会存在热敏性物质，因此，对于精馏过程分离提纯的参数要求较高，热敏性物质或产品对热源敏感，若在较高的温度下进行蒸馏分离，就会影响物质的分离与提纯的效果，需要温度较低的状态下进行蒸馏。真空连续精馏技术不但对蒸馏的温度设置较低，压力一般设置为绝对压力下，即13.3-3990Pa的条件下精馏。这种精馏技术摒弃了传统精馏技术能源消耗大，产品分离纯度低的缺点，在环境温度较低的条件下，降低了每种精馏材料的沸点，有效降低了精馏过程中的能耗，提高了热敏产品的精馏纯度。

2 连续精馏过程的设计优化与发展趋势

2.1 连续精馏系统的设计

连续精馏系统是具有较高沸点并且易于被蒸馏目标的组分的热量分解的组分。 即，用于分离和纯化热敏产品的技术。此外，用于具有高凝固点的物质，在蒸馏的过程中极易对设备故障与管路堵塞的现象，也应该使用连续精馏设计。在进行连续蒸馏系统的设计时需要考虑到热敏性物质受热易分解的特点，尽量使物料的受热时间缩短，可在设计过程加入降膜蒸发器加热。为了减少物料在蒸馏过程的损失，需要设置冷凝器与真空捕集器，实现冷凝捕集与凝固物料的熔化作用。对于凝固点较高的热敏性产品，可在精馏塔顶部安装冷凝器，采用内部回流设计，循环使用约40℃的温水循环。并在各管路设计中加入低压蒸气半伴热，防止蒸馏过程的物料凝固。填料塔的设计应根据分离的物料决定，一般可食用金属丝网波纹填料，利用其良好的表面润湿性提高物料的分离效率。

对于精细化工中出现的高沸点有机物精馏过程中，往往由于物料本身的性质，决定了精馏过程中系统要在50Pa-100Pa以下的极限真空下操作，因为很多有机物料在高温下容易在空气氧化分解，甚至还需要充氮保护，就算系统最后要解除真空，也需要使用氮气去解除真空。所以对于这类产品精馏过程中，需要这个工艺过程都密闭系统，不易漏真空，操作过程中采用高精度压力变送器检测真空度是否合格，并且在塔顶、塔中部、塔釜都需要安装压力变送器，最好将其接入DCS控制程序，方便员工检测真空压力。

2.2 发展趋势

精馏过程一般就涉及能源的消耗，如何在精馏设计中进行能源的节约设计，成为未来精馏技术发展的主要方向。精馏过程能源消耗最大的是回流过程，降低精馏过程的能源消耗就需要设计最优的回流比。目前，有效的节能措施包括热泵蒸馏，多效蒸馏，高效蒸馏塔和智能应用。智能化技术是未来发展的主要方向，智能化是利用计算机控制技术，通过对蒸馏过程的全程有效的监控，通过智能化参数设计，会根据蒸馏物质的特性进行最优的回流比设计，并根据数据库自动对蒸馏过程进行全面的校正，确保在最低的能源消耗下，使用最少的操作，达到最优的設计，并降低了人工控制过程误差的产生，因此是未来蒸馏技术发展的主要方向。另外，针对蒸馏塔的优化设计，通过设计最适宜的回流比、设置中间再沸器和中间冷凝器、设计多效精馏、优化操作参数等方式来优化提升。参数的优化可以利用随机约束控制法，建立塔系稳态过程优化模型，数学机理模型，塔板操作水力学模型，遗传算法优化来实现连续精馏塔系操作优化。使用热效率更高的高效换热器，从而降低传热温差，减少能源损耗。

3 总结

连续蒸馏技术在热敏性产品生产过程中的应用提高了产品分离的效果与纯度，通过技术优化和节能技术的提高，可以最大限度地节约能源，降低环境污染的可能性，为化工行业的可持续发展奠定了坚实的基础。未来，通过高科技化工技术的不断创新与应用，会出现更多的新技术加入到化工产品的生产过程，根据不同生产技术提出针对性的工艺优化与改机，并结合智能化技术的运用，它将有效地改善化工产品的生产过程，帮助企业实现最佳利润目标。

参考文献：

[1]任海伦，安登超，朱桃月，等.精馏技术研究进展与工业应用[J].化工进展，2016，35（6）：1606-1626.

[2]张宪忠.分壁精馏技术的工业化应用探讨[J].广州化工，2018（10）.

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