精餾技術(shù)的發(fā)展及應用

　　精餾是石油化工、煉油生產(chǎn)過程中的一個十分重要的環(huán)節(jié)，其目的是將混合物中各組成部分分離出來，達到規(guī)定的純度。本文總結(jié)了精餾的各種方法及其在國內(nèi)外的發(fā)展，并對其在實際生產(chǎn)中的應用做了一些介紹。

　　混合物的分離是化工生產(chǎn)中的重要過程。蒸餾是分離液體混合物的典型單元操作。它是通過加熱造成氣、液兩物系，利用物系中各組成部分揮發(fā)度不同的特性以實現(xiàn)分離的目的。按蒸餾方式可將蒸餾分為簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾和特殊精餾。

　　恒沸精餾的基本原理是在分離的混合液中加入第三組分，以提高組分間的相對揮發(fā)度，從而用精餾的方法將它們分離。恒沸精餾時，在被分離的二元混合液中加入第三組分，該組分能與原溶液中的一個或者兩個組分形成最低恒沸物，從而形成了“恒沸物-純組分”的精餾體系。恒沸物從塔頂蒸出，純組分從塔底排出，其中所添加的第三組分稱為恒沸劑或夾帶劑。決定恒沸精餾可行性和經(jīng)濟性的關(guān)鍵是恒沸劑的選擇，恒沸劑量是影響恒沸精餾過程設(shè)計的重要參數(shù)。Laroche等研究了以苯為夾帶劑的乙醇-水分離過程，[1]得到了改變夾帶劑量時輕組分相對揮發(fā)度的變化規(guī)律。今后對于恒沸精餾的研究方向也將與夾帶劑劑量與產(chǎn)品質(zhì)量之間的關(guān)系為重點，達到高效高產(chǎn)。傳統(tǒng)的恒沸精餾法已形成，規(guī)?；C械化程度很高的無水酒精生產(chǎn)工藝，且產(chǎn)量大、質(zhì)量好、生產(chǎn)穩(wěn)定、技術(shù)成熟，其能耗低于萃取蒸餾法，成本更低。

　　萃取精餾與恒沸精餾基本原理相同，只是根據(jù)第三組分在精餾過程中所起的作用來與恒沸精餾進行區(qū)分。萃取精餾是通過向精餾系統(tǒng)中加入適當?shù)馁|(zhì)量分離劑(MSA)來顯著增大相對揮發(fā)度很小或者易形成共沸物的混合物組分之間的相對揮發(fā)度，使分離易于進行，從而獲得產(chǎn)品的一種特殊精餾技術(shù)。雖然萃取精餾一方面增加了被分離組分之間的相對揮發(fā)度，使分離能夠得以進行，但是，另一方面帶來的最大缺點是溶劑比大，從而導致生產(chǎn)能力提高遇到困難，而且過程能耗大。為了解決這一弊端，對萃取精餾過程的研究一般是從“流”即萃取精餾流程安排、萃取精餾塔的塔板結(jié)構(gòu)和“場”即分離劑或溶劑的選擇出發(fā)，對萃取精餾分離過程不斷發(fā)展和完善。

　　當前的研究熱點是如何選擇合適的萃取劑，選擇溶劑的一般方法是先采用性質(zhì)約束法劃定分離混合物系所需溶劑的大致范圍。對于一個被分離物系，通過這種方法往往可以得到多個適用的溶劑，然后應用計算機優(yōu)化方法尋求最佳溶劑已成為研究的方向。在萃取精餾工藝路線以及溶劑不便改動的情況下，采用高效新型的塔板內(nèi)構(gòu)件，是提高萃取精餾塔生產(chǎn)能力的有效策略。

　　1921年Bacchaus首先提出了反應精餾的概念，反應精餾是將化學反應與精餾分離結(jié)合在同一設(shè)備中進行的一種耦合過程。20世紀70年代中期，Eastman Kodak公司首先實現(xiàn)了酯化和萃取精餾相結(jié)合的均相反應精餾過程工業(yè)化，70年代后期擴展到非均相體系。由于世界對MTBE需求量不斷增加，從而使該技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。催化精餾過程中伴有化學反應的過程，由于分離和反應的強烈交互作用，使得該過程的理論模擬和工程設(shè)計變得繁雜，過程的影響因素很多，對其研究比傳統(tǒng)的反應和精餾要困難得多。雖然催化精餾技術(shù)很早就提出了，但到目前為止，仍未建立完整的理論體系。

　　抽提精餾工藝是從加氫煤焦油中回收高純度苯發(fā)展而來。由于煤焦油中芳烴含量很高，液-液抽提技術(shù)就不再適用，而極性溶劑卻適用于此種情況。在抽提精餾技術(shù)中，決定的因素是溶劑改變混合物中烴類蒸汽壓的能力，這種作用是由溶劑分子的極性結(jié)構(gòu)所引起的，并導致溶液中所有烴類的蒸汽壓降低，但程度不同。抽提精餾的原理就是首先將沸點相近的餾分脫除，然后與極性溶劑混合，提高沸點差，增大非芳烴的揮發(fā)度，并除去共沸混合物。

　　傳統(tǒng)的精餾設(shè)備能耗大，熱力學效率很低。對此，人們提出了許多節(jié)能措施。大量的理論分析、實驗研究以及工業(yè)應用表明，熱泵精餾的節(jié)能效果十分顯著。熱泵精餾是把精餾塔塔頂蒸汽加壓升溫，使其作用塔底再沸器的熱源，回收塔頂蒸汽的冷凝潛熱。根據(jù)熱泵所消耗的外界能量不同，熱泵精餾可分為蒸汽壓縮式和蒸汽噴射式兩種類型。

　　精餾作為最常用的化工分離單元操作技術(shù)，在化學工業(yè)、石油化工、精細化工、煤化工、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應用。與此同時，精餾的耗能也占據(jù)了整個化工生產(chǎn)能耗的大部分。因此，提高精餾的技術(shù)、工藝和設(shè)備水平，對于降低化工過程能耗，提高生產(chǎn)效率有著重要意義。經(jīng)過兩個月的精心籌備，化工707《精餾》內(nèi)參終于與您如約見面！