友情提示：本订阅号主要包括蒸发工艺与设备-配套机械与设备-化工环保安全-锂盐锂电四大方向内容。读者若在本期未见到自己心仪的文章，还请读者耐心等几日或翻阅早期文章。
蒸馏是一种热力学分离工艺，通过加热混合液体，使得其中沸点较低的组分蒸发成为蒸汽，随后将蒸汽冷凝回液体状态，从而实现混合物中不同沸点成分的分离。简单来说，蒸馏是利用组分间沸点差异来分离液体混合物的技术。精馏则是蒸馏的一种更复杂和高效的形式，主要用于分离沸点相近的液体混合物。精馏过程在特殊的设备——精馏塔中进行，塔内装有塔板或填料，使得上升的蒸汽与下降的冷凝液多次接触和传质，从而在每一级实现轻微的蒸发和冷凝，逐步提高产品的纯度。简而言之，精馏通过多次部分蒸发和冷凝的连续过程，达到更高程度的分离和提纯。
精馏是工业上应用最广的分离操作，消耗大量能量。减少精馏操作的能耗，节能问题显得愈来愈重要。应用高效换热设备以及高效率、低压降的新型塔设备，均是实现节能的重要途径。选择最适宜回流比和进料热状况同样可达到节能的效果。除此之外，还开发和研究了多种节能方法，有的已取得明显节能效果，有的具有良好的应用前景，下面进行简要介绍。
一、设置中间冷凝器和中间再沸器
在普通精馏塔中，热量从温度最高的再沸器加入，从温度最低的塔顶冷凝器移出，精馏塔内温度自塔顶向塔底逐渐升高。因此功耗大，加热和冷却的费用也随釜温的升高和顶温的降低而升高。对于塔顶、釜温差较大的精馏塔，如能在精馏段设置中间冷凝器，就可用此塔顶冷凝器温度稍高而价格较低的冷剂作为冷源，以代替一部分塔顶所用的价格较高的低温级冷剂来提供冷量，从而节省有效能。同理，如果在提馏段设置中间再沸器，就可用温度比塔底再沸器稍低而价格较廉的热剂作为热源，达到节能的目的。在深冷分离塔中，则可以回收温位较低的冷量。
二、热泵精馏
对于组分沸点差较小的低温精馏系统，热泵流程是一种有效的提高热力学效率的手段。热泵系统实质上是一个制冷系统，它的原理是使用膨胀阀和压缩机来改变冷凝(或沸腾)温度，使冷凝器中放出的热量用作再沸器中加热所需的热量。当冷凝器和再沸器不相匹配时，可用辅助冷凝器和再沸器。
工作介质经压缩后在较高露点下冷凝，放出的热量供再沸器中的物料汽化:被液化的工作介质经过膨胀，在低压下汽化，汽化时需要吸收热量将塔顶冷凝器的热量移去。通过压缩机和膨胀阀的作用致使工作介质冷凝和汽化，将塔顶的低温位热送到塔底高温位处利用，整个系统因而得名热泵。热泵系统中压缩机消耗的能量，是惟一由外界提供的能量，它比再沸器直接加热所消耗的能量少得多，一般只相当于后者的20%~40%。如低温精馏分离丙烯一丙烷的流程。
如果被分离的物料本身可以作为热泵的工作介质，可进-步提高热泵精馏的效益，有两种流程：再沸液闪蒸热泵系统及蒸汽再压缩热泵系统。
上图为再沸液闪蒸的热泵系统，当塔底产品是一种好的制冷剂时，从塔底出来的液体经节流减压在塔顶冷凝器中汽化，再经压缩升温作为塔底上升蒸气使用。此系统中塔顶冷凝器又起再沸器的双重作用。
上图为蒸气再压缩的热泵系统，当馏出物是一种好的制冷剂时，塔顶蒸气被压缩，使它的冷凝温度高于塔底产物沸点。塔顶蒸气经压缩后在再沸器中冷凝，冷凝液经节流降温再回流到塔内。这两种流程不仅能减少热交换器的投资，并将进一步提高热泵的节能性能。由于压缩机、电能等的限制以及具体工艺条件的不同，致使不同物系采用热泵精馏的效益差别甚大，所以并非任何精馏过程都能采用热泵进行节能。
通常对于下列几种系统较为合适: 1塔顶与塔釜间温差小的系统；2塔内压降较小的系统；3被分离物系的组分间因沸点相近而难以分离，必须采用较大回流比，从而消耗热能较大的系统；低温精馏过程需要制冷设备的系统。热泵精馏是靠消耗一定量机械能达到低温热能再利用的，因此消耗单位机械能回收的热能是一项重要的经济指标。若因节能所增加的投资不能及时回收，就不宜采用。
三、多效精馏
采用两效或多效精馏是充分利用能级的一个方法。多效精馏采用压力依次降低的若干个精馏塔串联，每个塔称为一效，维持相邻两效之间的压力差，使前一精馏塔塔顶蒸气用作后一精馏塔再沸器的加热介质并同时冷凝成塔顶产品。各效分别进料。除两端精馏塔外，中间精馏装置可不必从外界引入加热剂或冷却剂。
多效精馏适用于进料中轻重组分沸点差较大的场合。多效精馏降低了冷、热剂的消耗量，可节省能耗，但需增加设备投资，经济上是否可行需要通过经济核算决定。由于塔间需采用热耦合，所以要求更高级的控制系统。
在大多数情况下，精馏过程节能措施使操作费用减少，但需要节能装置而使设备投资费用增加，而且往往使操作变得更复杂，并要求提高控制水平。因此降低精馏过程的能耗相应于最大的经济效益之间有一最佳节能点。应该说，最大限度节能不一定是最经济的，应寻求最优条件。实际生产中精馏过程是整个生产过程的一个组成部分，因此要对整个生产过程得出节能状态，对精馏过程而言可能不是最佳点，但对全过程节能有利，因此，必须就整个过程加以权衡。
扩展阅读：
