《中国化工报》发表题为“分壁塔:精馏节能神器” 的新闻,原文如下:


   7月底,美国KBR公司透露,该公司已和中国山东一家地方炼厂签署合同,为其提供基础设计和采用分隔壁精馏塔(分壁塔)技术的专用设备。山东地炼有望首次引进分壁塔技术装置。记者上周采访了解到,近年来,作为一项精馏装置,分壁塔因其高效、节能的优势,已经逐渐在全球的化工项目中兴起。与国外相比,我国在分壁塔理论和应用领域的研究还须加速跟进。

   节能优势明显

   据常州大学化工系教授裘兆蓉介绍,分壁塔用于将多组分进料分离成3种或是3种以上的高纯度产品,其构造是在常规精馏塔的中心位置设置一块垂直隔板,将塔自上而下分为四个部分,即上部公共精馏段、中部由隔板隔开的进料段以及侧线产品采出段和下部公共提馏段,在一个精馏塔内同时完成传质和传热过程。与完全热耦合精馏塔相比,分壁精馏塔将完全热耦合精馏塔的预分馏塔与主塔组合在同一个精馏塔内,分壁塔分离3组分混合物时,只需1个精馏塔就可得到3个纯组分,这就节省了1个精馏塔及其附属设备,如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道。虽然分壁塔比原有2塔流程的每个精馏塔大,但总的设备投资会降低许多。同时由于热量在同一个塔内重复循环利用,因此也降低了能耗。

   石油化工科学研究院高思亮表示,在分离3组分混合物时,用相同的理论板数,完成同样的分离任务,采用分壁塔比传统的两塔流程需要更少的再沸热量和冷凝量。对于某些给定的物料,分隔壁式精馏塔和常规精馏塔相比需更小的回流比,故操作容量增大,节能最高可达到60%以上,可节省设备投资30%。

   裘兆蓉表示,分壁塔能广泛地应用于石油精制、石油化工、化学品及气体精制。在分壁塔中,物料在再沸器中只被加热1次,它在高温区的停留时间相应较短。故该塔型既适于多组分物系中轻组分为热敏物系的分离,又适于重组分为热敏物系的分离,同时还适于挥发度居中的热敏物系的分离。分壁塔所采出的中间产品的纯度比普通精馏塔侧线出料的纯度大,因此,当希望得到高纯度的中间产品时,应先考虑使用分壁塔。若分离A、B和C三个组分,且相对挥发度依次递增时,进料混合物中组分B的量最多时,采用分壁塔的分离效果将最好,且能耗最小,采用分壁塔具有的节能优势最明显。

   全球推广迅速

   1933年,分壁塔概念被首次提出。此后,随着精馏的节能问题日益受到重视,国外的分壁塔研究自上世纪70年代之后越发活跃。上世纪80年代,为了减少精馏的能耗,巴斯夫公司开发了全球第一套分壁塔;2000年,林德公司为南非沙索公司建造了第一套世界上最大的塔盘隔板塔;2005年,埃克森美孚对重整芳烃分离装置应用了分壁塔技术,取得了节能53%的显著效果。近年来,巴斯夫、凯洛格、住友等几大公司开始大规模使用分壁塔。截至2014年,全球已经有超过200座分壁塔,其中大部分属于巴斯夫公司,主要用于分离中间产物含量高的3元混合物。

   今年上半年,巴斯夫国油化学(巴斯夫和马来西亚国家石油公司的合资公司)在马来西亚关丹格宾工业区香料原料综合生产装置建设中,成功安装了项目中规模最大,难度系数最高的装置——高近70米、重达300吨的T-5000分壁塔。T-5000由巴斯夫历时三年设计完成,由中国中圣集团在南京制造,它也是巴斯夫在全球所有生产基地中安装的最大分壁塔之一。目前,这座世界级芳香化学品综合生产设施的建造进展顺利,预计将于2016年下半年开始为香精香料行业生产柠檬醛和香茅醇。

   近期,采用分壁塔分离各类化学品的应用研究在不断深入。霍尼韦尔公司设计分隔壁式精馏塔已应用于新的霍尼韦尔合成直链烷基苯的路线中,节约了该过程中分离部分9%的能量。凯洛格公司开发了抽提蒸馏与分隔壁式塔器技术相结合的工艺,从重整生成油或加氢热解汽油回收苯。它取消了汽提塔,精馏、汽提和溶剂回收均在一座分隔壁式精馏塔中进行,投资比常规抽提蒸馏装置节省20%。此外,国外的分壁塔还用于四氢呋喃、丁酮与丁二醇、丙烯与丁烯、丙烯与己烯、环戊烷、环戊烯等物质合成过程的分离。

   研究还需加强

   在炼油、石化等行业中,精馏的耗能占全过程耗能的比例有时会高达70%,设备投资超过总投资的50%。因此,精馏过程节能技术的研究具有极其重要的意义。这也是近期分壁塔研究应用加速的原因所在。

   但是,目前国外分壁塔应用较多,国内还比较少。2013年1月,世界首套120万吨/年石脑油吸附分离装置在扬子石化建成投产。该装置采用中国石化与美国霍尼韦尔公司合作开发的模拟移动床吸附分离技术,首次使用分壁塔等先进技术,有效降低了能耗。

   “据我估计,目前国内加上实验装置,应用的分壁塔数量在十套左右。国内推广过于缓慢的原因是,一方面,我们在技术上还有欠缺,另一方面是,过去几年我们对节能和投资相关的过程优化认识不足。”一位化工工艺设计人员告诉记者。

   裘兆蓉认为,我国在石油化工及天然气化工领域的能耗比国外大,在扩大精馏生产或投资新厂时应考虑应用推广分壁塔。分壁塔的基础研究包括分壁塔的调节与控制、设备加工基础研究、计算方法,涉及模拟、设计、控制和塔内件设计与安装等方面。

   分壁塔的应用研究方面,裘兆蓉表示,凡分离3组分以上液体混合物时,都可考虑使用分壁塔,因此分壁塔应用的系统很多。例如用在甲醇生产中,采用合成氨联产甲醇技术降低生产成本,调整产品结构。联醇生产的精馏大多采用主双塔精馏流程,通过预精馏塔脱除轻馏分杂质,通过主精馏塔脱除重馏分杂质,在主精馏塔顶部得到甲醇产品。该流程的双精馏塔若为分壁塔,同样可以实现分离要求,可通过计算或调节确定控制条件或进出料位置,从侧线分离出甲醇产品,塔顶脱除轻组分,塔釜脱除重组分。这样既可以节省投资成本,又可以节省能耗、简化流程。

   除此以外,分壁塔还可望在以下领域内应用:环丁砜萃取法分离芳烃、混合二甲苯分离制邻二甲苯生产流程、丙烯一步氧化法制丙酮生产流程、直接法合成苯基氯硅烷生产流程及2,6-二甲基苯酚生产中的分离部分流程等等。裘兆蓉表示,一旦采用分壁塔分离技术,将会使分离成本能耗得到明显降低,给化工生产分离带来新的革命。

   据介绍,近几年来,国外对分壁塔技术的研究和应用都十分重视。美国、德国、日本、英国等都有专门的研究机构。而我国在这方面研究还比较薄弱,急需加快这一技术的开发和工业化步伐。我国一位化工精馏专家表示,目前应用分壁塔分离的物系存在一些限制条件,并不是所有物系应用该装备都能显著节能。开发适合分壁塔的分离物系也是研究的重点领域。


(来源:《中国化工报》2016年8月24日)