精馏塔技术及其装置
摘要
本文综述了精馏塔设备的类型及特点，工作原理及在化工行业的生产运用优点和不足等内容，并对目前国内外精馏塔的现状及发展趋势做了介绍。
精馏的原理是在一定条件下使气液两相经过多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离。
精馏有很多的设备如湿壁塔,填料塔和板式塔等几种重要的传质塔设备，其中板式精馏塔中的塔板结构是决定板式精馏塔中流体多相流动时的动力学体系特性的最重要因素之一，而筛板塔节省了投资费用，改善了生产条件，因而还提高了产品（乙醇）的产量和质量。
因此，对筛板精馏塔塔板的研究改进，掌握先进的精馏技术对化工企业经济效益提高和促进社会积极发展有着重要的意义。
关键词：精馏塔，设备，进展，发展趋势
引言
精馏塔设备是煤化工、炼油、石油化工等生产中最重要的设备之一，化工企业生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满意储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。
在化工生产中精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，精馏塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响，
对精馏塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到化工企业的经济效益[1，2，3,4]。
1精馏塔概述
1.1 精馏的原理与意义[5]
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。
精馏塔是根据混合物中各组份挥发度的不同，在每层塔板上进行多级部分气化和部分冷凝，从而达到使混合物各组份分离的设备。
与其它化工单元操作相比，精馏装置虽然比较简单，但生产运行中经常出现各种各样的问题而影响精馏装置的操作，从而导致塔顶或塔底产品不合格，严重制约生产装置的运行造成产品损失。
因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到化工企业的经济效益。
1.2板式精馏塔的类型及特点[6]
精馏塔是化工生产中最重要的设备之一，精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益，影响着企业未来的发展。
所以说对精馏塔的研究越详细越好。
精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出
现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。
筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：
⑴结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，
为浮阀塔的80％左右。
⑵处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。
⑶塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。
⑷压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。
1.3精馏塔的组成[6，7，12]
精馏操作设备主要有板式精馏塔和填料精馏塔两大类。
目前工业生产中应用得比较多的还是板式精馏塔。
由于精馏过程不仅是涉气、液两相流体间的传热过程。
又是涉及气、液两相流体间的传质过程，相互之间产生影响的因素多且复杂。
所以目前建立数学模型直接求解出板式精馏塔内的实际塔板数仍十分困难，只能通过先求解出理论塔板数，进而推导计算出根据分离要求所需要的实际塔板数。
但是理论塔板实际上是不存在的。
它只反映塔板上气、液两相流体间传质所能达到的最大限度。
从而为衡量实际塔板上的分离效率提供理论上的依据。
2 精馏塔及其技术的发展现状和进展
2.1 我国精馏塔及其技术的现状进展
一个国家化工产业的发展程度在很大意义上衡量着这个国家的工业水平和国防实力。
在塔设备的技术改造中，国内多种性能优良的新型板式塔已经失掉成功的应用，有石油大学与锦西炼油化工总厂合作的SUPERRV1浮阀塔板装备的精馏塔和华东理工大学与锦西炼油
化工总厂合作的导向浮阀塔板装备的精馏塔等，都是在原有成熟技术上的更新的研究。
而适合于中国国情的塔设备发展起步晚，质量不高，精馏技术落后相对于欧美的一些发达国家还有着不小的差距，所以必须加快发展。
2.2国外精馏塔及其技术的现状进展[8，9，10]
国外的精馏塔及技术发展起步较早，所以比较成熟，比较先进。
近年来国外涌现出来了一些新型板式塔，如美国联合碳化物公司林德子公司的林德筛板以及STONE-WEBSTER工程改善开发的(gong1 cheng2 gai3 shan4 kai1 fa1 de0)波纹筛板，日本三井造船公司的垂直筛板，瑞士KUHNI公司的SLIT筛板和NUTTER工程公司的专利产品——V型栅板等。
板式塔作为重要的传质设备之一，可以在各种分离工艺过程中广泛应用，开发新型传质效率高、压降小、通量大的板式塔，塔内件始终是板式塔技术的发展方向。
国外出现的分隔壁精馏塔(Divided Wall Column，简称DWC)是一种完全热耦合的蒸馏塔，具有能耗低、投资少的优点。
早在1933年，Luster因裂解气分离而提出了DWC概念，并申请了美国专利。
最简单的隔板塔是在普通精馏塔中放人1块隔板，这样相当于2个精馏塔。
因此更大程度的利用了能量，降低了能耗。
研究人员提出当代化工产业的发展除了依靠传统化
工技术外，还需依靠计算机技术寻求一个基于理论的工艺设计和开发创新的方法。
比如计算流体力学的发展和计算机技术的普及应用，比如，运用MATLAB运算相关数据等。
使得这一思路有了保证。
应用计算流体力学方法带来一场工业设计的突破，它能把传统实验所需的人力、物力及财力降低到最低限度，这种与计算机辅助设备设计将成为今后工艺设计新的发展方向。
3 现阶段精馏塔中还存在的问题及解决方法
3.1精馏塔节能降耗及其重要意义[11]
面对如今工业的蓬勃发展，精馏塔设备在化工，石油等工业运用非常广泛。
技术的先进与否将直接影响企业的经济效益及产品的竞争力,近年来,国内精馏技术与精馏设备的发展速度非常快速,但对精馏中的能量消耗却不甚重视。
精馏过程的能耗较大,有关资料介绍,在工业发达国家,精馏设备消耗的能量巨大，大约占总设备能耗的8%,在我国,有关统计表明,精馏操作所消耗的能量约占总能耗的12%，能量消耗是直接关系到工业生产经济性的一个重要指标,所以，操作过程中尽可能地降低能耗有着重要意义。
3.2 精馏塔节能降耗的措施[12]
精馏塔节能降耗的措施总结起来主要有以下几方面:首先是精馏塔本身性能结构等方面的调整;另外是精馏物质本身性质的控制，物料问题等方面的因素。
本设计采用常压精馏，用常压精馏可降低设备的造价和操作费用，回流比选用最小回流比的2倍，能有效的减少能耗费用。
4 总结
精馏塔是现代工业中较为常用的分离设备之一, 应用越来越广泛, 但也存在着一些迫切需要解决的问题，如物料能耗大，电子信息化程度不高; 难以解决快速高效的分离物料问题; 分离效率低、设备体积庞大、操作费用高等问题。
但是我们相信，随着科学技术的不断的发展进步，这些问题一定能得到很好的解决, 并且精馏技术将会朝着高效、经济、节能、安全、环保的方向发展，使它在当今社会工业生产和生活中发挥更大的作用。
参考文献
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