關(guān)于填料塔提高精餾效率的實(shí)際應(yīng)用 |
在液體組分物料分離中，精餾是比較常見(jiàn)的分離出單組份產(chǎn)品的簡(jiǎn)潔、有效的方法。而精餾中，原始的工藝構(gòu)架中，填料塔被應(yīng)用較多。從拉西環(huán)到摩爾填料再到陶瓷軌枕填料，發(fā)展到不銹鋼絲網(wǎng)軌枕填料，從不同分離物質(zhì)、酸堿性來(lái)選擇適合使用的不同填料來(lái)滿足生產(chǎn)的需要。如今，在高效填料的使用中，陶瓷軌枕和不銹鋼軌枕使用較為普遍，雖其具備無(wú)數(shù)塊理論塔板數(shù)的共知優(yōu)勢(shì)，然在實(shí)際分離中塔的較大高度，一直是所有實(shí)用分離型企業(yè)不可揮之的痛。 填料塔為什么要設(shè)計(jì)、建設(shè)得很高？一方面提升分離精度的要求，也就是盡管具備無(wú)數(shù)塊理論塔板，然沒(méi)有二、三十米甚至更高的填料層高度，無(wú)法做到分離需要的品質(zhì)。另一方面，如果沒(méi)有足夠的高度，中下段（提餾段）分離不徹底，會(huì)導(dǎo)致輕組分和重組分達(dá)不到完全的切割點(diǎn)，致使重組分中輕組分含量超標(biāo)，也就是塔高是用來(lái)拉大分離區(qū)域、劃分輕重組分的較大空間。 那么填料塔較高的塔身到底有哪些不利因素呢？首先，我們不排除某些設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)為了保障精餾的較大彈性和有效性，在原設(shè)計(jì)的時(shí)候刻意放大精餾填料段的長(zhǎng)度，因?yàn)樗^設(shè)計(jì)的權(quán)威性，很少有人去懷疑塔高度的合理性。其次，我們根據(jù)原設(shè)計(jì)建設(shè)的時(shí)候，塔高在設(shè)備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，這些屬于一次投入必然增加。再有，在實(shí)際應(yīng)用中，許多企業(yè)采用的是塔頂自回流形式的回流模式，塔體越高，循環(huán)水冷卻泵的功率必然越大，24小時(shí)連續(xù)工作的高楊程、大揚(yáng)量的水泵功率配置在精餾中必然導(dǎo)致較高電負(fù)荷的增加，生產(chǎn)直接成本增加。其四，高塔自回流模式中，由于加熱將輕組分提升到塔頂，全部被回流，勢(shì)必需要加大蒸汽的加熱來(lái)托舉輕組分在精餾段的停留，或者是提餾段必須依靠大量重組分的蒸汽托起輕組分不下降，這勢(shì)必也是需要加熱段的持續(xù)大劑量加熱的供給。任何企業(yè)做不到調(diào)節(jié)循環(huán)水的冷卻量來(lái)控制塔頂回流，效果體現(xiàn)慢，也可能導(dǎo)致輕組分不冷卻而揮發(fā)跑失。 那么，實(shí)際應(yīng)用中，有沒(méi)有可能在使用填料塔的同時(shí)，更好地克服以上所談到的諸多不利因素，做到相對(duì)的低投入、低電耗、低能耗的生產(chǎn)格局呢？或者同一件塔，有沒(méi)有辦法做到節(jié)約能耗電耗同時(shí)提升精餾品質(zhì)呢？本人通過(guò)多年對(duì)于精餾的認(rèn)知和創(chuàng)新，在目前填料塔居多的精餾型企中了解到，很多企業(yè)已然認(rèn)識(shí)到填料塔弊端的存在，在小企業(yè)缺乏資金投入或者不舍得設(shè)備再投入的前提下，技術(shù)改造填料塔是比較簡(jiǎn)潔有效的途徑之一。 案例：2015年10月，山東濰坊某L企業(yè)欲精餾某酯化完成后的物料，其主要成分是水、甲醇、酯和有機(jī)酸，其中有機(jī)酸沸點(diǎn)最大。有成功Y企業(yè)模式是精餾釜加24米高精餾塔，在真空情況下，脫輕組分后精餾出酯產(chǎn)品，要求酸值小于0.3mgKOH/g，該Y企業(yè)生產(chǎn)的結(jié)果完全符合要求。為了L企業(yè)減少投入成本等因數(shù)，本人給予設(shè)計(jì)精餾塔的部分，在其原有裝置上，將原3米高的粗蒸餾塔加高9米，總高度加塔帽13米，采用本人提出多年的“雙級(jí)回流”設(shè)置，強(qiáng)制回流，同樣采用真空精餾形式，一次試車(chē)成功，產(chǎn)品混合后酸值0.18mgKOH/g，其余各項(xiàng)指標(biāo)均合格。 從以上案例中，我們不難看出，塔高度不一定是精餾精度的唯一指標(biāo)，需要考慮的是精餾塔的實(shí)際使用效率。所以，我用實(shí)際的生產(chǎn)案例（13米塔高替代24米塔）來(lái)印證我個(gè)人理論的正確性。 眾所周知，在同等塔效情況下：塔的直徑?jīng)Q定了塔的分離量，塔的高度決定了塔的分離精度。我沒(méi)有辦法改變實(shí)際填料決定的分離效率，但是我用塔體的二次回流來(lái)改變整塔某段填料層的重疊使用，進(jìn)而做到較大化的使用效率，用以達(dá)到：同等塔高，提高分離質(zhì)量；降低塔高，保持原有質(zhì)量的實(shí)際使用目的。本人用技術(shù)創(chuàng)新的方法降低了精餾設(shè)備投入成本，也推翻了原固有“塔高決定分離精度”這一思維定式。 至于電耗和能耗的問(wèn)題，本人一直主張不采用自然回流的形式，可以采用強(qiáng)制回流來(lái)控制回流量，進(jìn)而減少高塔循環(huán)水電機(jī)功率。雖然增加了回流泵（功率�。姾膮s可以省百分之五十左右�！半p級(jí)回流”形式在自回流形式中也可以很好使用，在強(qiáng)制回流中回流泵的實(shí)際應(yīng)用，也不增加電耗。（大規(guī)模生產(chǎn)中尤為明顯） 應(yīng)用領(lǐng)域： 1，在固有的填料塔均可以采用“雙級(jí)回流”形式來(lái)提升產(chǎn)品質(zhì)量。 以上文章，僅提供給欲降低生產(chǎn)綜合成本的生產(chǎn)型企業(yè)，希望我的理論能夠給企業(yè)主們帶去實(shí)質(zhì)性的成本的節(jié)約。同時(shí)也歡迎有志于精餾創(chuàng)新研究者共同探討提高。 摘自 鄒剛發(fā)表于2017年2月28日 中國(guó)化工網(wǎng) 已閱：5203次
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