在工業(yè)生產(chǎn)中，石油化學(xué)工業(yè)的能耗所占比例最大，而石油化學(xué)工業(yè)中能耗最大者為分離操作，其中又以精餾的能耗居首位。精餾是化工、石化、醫(yī)藥等過(guò)程的重要單元操作，精餾過(guò)程熱能的充分利用；提高蒸餾系統(tǒng)的分離效率，提高產(chǎn)品回收率來(lái)實(shí)現(xiàn)降低能耗；減少蒸餾過(guò)程對(duì)能量的需要

    作為化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的分離過(guò)程，精餾也是耗能較大的一種化工單元操作。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了保證產(chǎn)品合格，精餾裝置操作往往偏于保守，操作方法以及操作參數(shù)設(shè)置往往欠合理。另外，由于精餾過(guò)程消耗的能量絕大部分并非用于組分分離，而是被冷卻水或分離組分帶走。因此，精餾過(guò)程的節(jié)能潛力很大，合理利用精餾過(guò)程本身的熱能，就能降低整個(gè)過(guò)程對(duì)能量的需求，減少能量的浪費(fèi)，使節(jié)能收效也極為明顯。

    據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)精餾過(guò)程的能耗占全國(guó)能耗的3％，如果從中節(jié)約10％，每年可節(jié)省5億美元。我國(guó)的煉油廠消耗的原油占其煉油量的8％～10％，其中很大一部分消耗于精餾過(guò)程。因此，在當(dāng)今能源緊缺的情況下，對(duì)精餾過(guò)程的節(jié)能研究就顯得十分重要。例如，美國(guó)*斯公司在波多黎各某芳烴裝置的8個(gè)精餾塔上進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化操作，每年可節(jié)約310萬(wàn)美元。

    蒸餾過(guò)程的節(jié)能基本上可從以下幾個(gè)方面著手：(1) 精餾過(guò)程熱能的充分利用；(2) 提高蒸餾系統(tǒng)的分離效率，提高產(chǎn)品回收率來(lái)實(shí)現(xiàn)降低能耗；(3) 減少蒸餾過(guò)程對(duì)能量的需要；(4)加強(qiáng)管理。

1、  蒸餾過(guò)程熱能的充分利用

    加強(qiáng)保溫保冷以改進(jìn)熱的利用在精餾過(guò)程中使用的主要設(shè)備為精餾塔和換熱器，另外還有各種管道，這些設(shè)備多為金屬制成，對(duì)熱的傳導(dǎo)較為容易，加之環(huán)境溫度的影響，若對(duì)其采取保溫保冷的措施，可以大大降低設(shè)備與環(huán)境之間的熱傳遞作用，從而達(dá)到節(jié)約熱能的目的。

    強(qiáng)化再沸器和冷凝器中的傳熱可使傳熱溫差下降，由于傳熱溫差減小還可使塔頂冷卻劑溫度提高，塔釜的加熱溫度下降。這包括增強(qiáng)傳熱面積和采用空氣冷卻器或蒸發(fā)冷卻器代替水冷卻器等方法。

    高溫物料顯熱和潛熱的利用從精餾塔出來(lái)的高溫物料本身攜帶大量的熱量，對(duì)這部分熱量進(jìn)行回收利用也是節(jié)能的一項(xiàng)。如：(1)高溫蒸餾時(shí)回收塔頂物料蒸汽的潛熱，塔頂冷凝器用作蒸汽發(fā)生器。如操作壓力為32 kPa的粗苯乙烯塔，其塔頂物料蒸汽可用于加熱進(jìn)脫氫反應(yīng)器的乙苯。這種安排可使每噸苯乙烯產(chǎn)品節(jié)能(2)使塔頂、塔釜物料與原料進(jìn)行換熱，通過(guò)塔頂物料給原料液加熱。這樣不僅可以充分利用塔頂、塔釜物料的余熱，同時(shí)還可減少塔頂冷凝器冷量的使用量。

    利用夾點(diǎn)技術(shù)對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化對(duì)于一個(gè)化工系統(tǒng)，當(dāng)有多股熱流和多股冷流進(jìn)行換熱時(shí)，可將所有的熱流合并成一根熱復(fù)合曲線，所有的冷流合并成一根冷復(fù)合曲線，然后將兩者一起表示在溫一焓圖上，夾點(diǎn)即為在溫一焓圖上冷、熱復(fù)合曲線在某點(diǎn)重合時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部換熱的極限，重合點(diǎn)的傳熱溫差為零，該點(diǎn)即為夾點(diǎn)。在夾點(diǎn)溫差為零下操作，需要無(wú)限大的傳熱面積，可以通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)而確定一個(gè)系統(tǒng)最小的傳熱溫差——夾點(diǎn)溫差，因此，夾點(diǎn)可以定義為冷、熱復(fù)合溫度線上傳熱溫差最小的地方。在換熱網(wǎng)絡(luò)的合成中，利用夾點(diǎn)技術(shù)考慮各種物流匹配，可以使換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量利用達(dá)到最優(yōu)。

2、提高精餾系統(tǒng)的分離效率和產(chǎn)品回收率

    多效精餾技術(shù)。多效精餾由N個(gè)并列操作的精餾塔構(gòu)成，前面較高壓力塔的塔頂蒸汽作為后面較低壓力的塔底再沸器的加熱介質(zhì)，在其中冷凝。如果相鄰兩塔的冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷平衡，則只有第一塔的再沸器需要加熱蒸汽，最后一塔的冷凝器需要冷卻介質(zhì)。采用N效蒸餾后，再沸器所需的加熱蒸汽可減少到原來(lái)單效精餾所需加熱蒸汽的I／N左右。實(shí)踐證明，兩效精餾操作所需熱量與單效精餾比較，可減少30~40％。

    熱泵精餾技術(shù)。使用單效精餾并用熱泵將熱量從冷凝器泵送至再沸器的低溫精餾，稱為熱泵精餾。熱泵精餾能使能耗減少。為了使塔頂蒸汽冷凝時(shí)所放出的熱能提供給再沸器作為氣化室的熱源，使用了膨脹閥和壓縮機(jī)，以改變冷凝或沸騰的溫度。圖2為最簡(jiǎn)單的熱泵精餾，在塔頂冷凝器和塔底再沸器之間聯(lián)上一股閉路循環(huán)的外加致冷劑，致冷劑在塔頂冷凝器中蒸發(fā)時(shí)吸收熱量，然后經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，塔釜再沸器冷凝并放出熱量，再經(jīng)節(jié)流閥減壓至塔頂冷凝器中蒸發(fā)。如此反復(fù)，不斷將熱量從溫度較低的冷凝器泵送至溫度較高的再沸器。

3、 減少精餾過(guò)程對(duì)能量的需要是從根本上進(jìn)行節(jié)能的方法，主要應(yīng)該考慮分離序列的選擇和操作條件的優(yōu)化。