摘要：借助高压塔顶的蒸汽潜热，满足低压塔再沸器的热量需求，是多效精馏作业的核心，同时高压塔顶的蒸汽也会被冷凝应用，有着良好的节能效果和资源回收效果。实际的应用中，受到不同化工分离作业的差异，需要结合实际化工作业进行多效精馏的实践分析。为此，本文将结合环己醇的制备，进行环己烷的双效精馏作业研究，最后在提出双效精馏方案并进行验证后，双效精馏作业能降低能耗和提高环己烷产品质量，进而满足化工分离作业的需要。

　　关键词：多效精馏；节能；化工分离

　　0引言

　　在化工生产和分离中，精馏分离方法有着较高的应用率。不过在借助液体混合物加热而构建两相体系后，以溶液中各组分的挥发度差异，基于冷凝和气化方式开展化学组分的分离、提纯时，存在较大的热源（蒸汽）和冷量（冷水、液氮等）消耗问题，不利于提高化工生产的环保性。因此，参考精馏分离的能耗在化工生产中的高占比（40%~70%），有必要以己烷的双效精馏为例进行多效精馏的节能分析，以期望可以降低化工分离的能源消耗，实现绿色化工发展。

　　1多效精馏的节能概述

　　多效精馏本质上是基于压力递减的多个精馏塔串联方案，在实际的精馏中，除首尾精馏装置，中间所有的精馏装置无需从外界获取热量（冷却剂）。其次，常见的多效精馏方式为双效精馏，顾名思义由两个精馏塔构成，参考进料方式和气液间相互流动方向的差异，有逆流型、并流型、混流型、分流型的双效精馏方案。最后，为了确保多效精馏可以发挥良好的效果，需要在设计中关注以下要素：进料组成和热状态；工艺流程设计（参考图1）；体系相对挥发度；热源蒸汽规格；操作压力与温度（操作温度和压力需要低于精馏塔的设计压力，且存有一定裕度）。

　　2多效精馏的节能分析

　　对于多效精馏的节能效果而言，效数往往和节能效果成正比。首先，单塔精馏节能效果最差，与单塔比较双效精馏的节能效果为50%、三效精馏的节能效果为67%，在不断提高到N效数后，其节能效果η的计算公式可以参考公式（1）：

　　在不断提高精馏效数时：当精馏中的冷热介质温差一定时，随着效数不断增加其各效热交换器的温差会降低，在传热途径和面积提高下，一方面会对换热器的加工精度要求较高，另一方面也会降低节能效果的提升率。此外，效数的不断增加，对应塔和换热器的增加、维护成本也会增加，因此要结合不同化工生产做好精馏效数的选择。多效精馏的效数与节能、投资关系可以参考图2，参考图中交汇点，是最佳的多效精馏设计，需要参考实际化工分离作业进行数据验证。

　　3环己烷精制中多效精馏的应用实践

　　3.1环己烷精制问题

　　在应用环己醇制备乙二酸和己内酰胺时，会生产副产物环己烷，需要在精制塔中将环己烷相关的轻组分进行脱除，然后生产高质量的副产品（质量分数大于99.9%），实现有效的资源回收利用。不过在环己烷杂质成分复杂且同分异构体较多下，单一的精制塔需要具有较大的能耗才能确保精制工作的开展，且精制过程中还存在环己烷的损失。因此，需要在环己烷的分离中，参考多效精馏工艺的环保价值进行有效应用，进一步降低环己烷分离的能耗、降低环己烷损失。

　　3.2多效精馏的原理

　　对于多效精馏工艺而言，是基于能位不同将精制塔按需要分为较多的塔，一般在低能位精馏塔的运行中，其再沸器的供热可以由高能位精馏塔的塔顶蒸汽负责，在精制中可以节省较多热能补充，同时具有蒸汽冷凝价值。为了更好地了解多效精馏，其要点如下：第一，环己烷的精馏选择双效精馏流程，两个精馏塔的操作压力不同，且两塔之间具有温度差，其高压力精馏塔的塔顶会出气相冷凝，支持二效精馏塔的工作；第二，一二效精馏塔的塔釜会分离出高品质环己烷(≥99.9%）；第三，二效精馏塔的塔顶会分离出轻质油产品。

　　3.3多效精馏的流程

　　以环己烯法制备环己醇为例，在年产约20万t下，传统的单塔精馏存在较大能耗，需要应用多效精馏对环己烷进行精制。结合实际，可选择双效精馏精制的方式，其流程可以参考图3。具体而言：

　　1）通过系统的进料泵将环己烷物料送入一效精馏塔（T-101）中部。为了确保首次精馏效果，需要结合精馏要求、现场环境和精馏经验确定进料量、环乙烷质量分数、一效精馏塔的塔顶温度、塔釜温度、操作压力，具体为6.88 t/h、98%、122℃、123℃、0.3 MPa。其次，中压蒸汽会为再沸器（E-101）提供运转的热源，且塔顶的气相会进入二效精馏塔塔釜的再沸器（E-102），为其提供热源，并在提供完热源后会被冷凝依次转入一效精馏塔的回流罐（V-101）、回流泵（P-102），且大部分回到一效精馏塔，少部分冷凝液进入二效精馏塔（T-102）。需要注意的是，一效精馏塔的塔釜会经回流泵（P-101）生成高品质环己烷，并在进行流量监测统计后发现，高品质环己烷流量为3.77 t/h；

　　2）在一效精馏后，二效精馏塔的中部会接收小部分一效精馏塔的冷凝液（流量：3.11 t/h，含环己烷质量分数：95.7%）。在二效精馏中，首先，要做好二效精馏塔塔顶温度、塔釜温度、操作压力的设计，分别为53℃、95℃、0.15 MPa。其次，与一效精馏流程类似，二效精馏塔的塔釜再沸器（E-102）会应用一效精馏塔的塔顶气相冷凝热，并在经过回流泵（P-103）后得到高级环己烷产品(≥99.9%），经过检测流量为3.0 t/h。最后，对于二效精馏塔塔顶的气相而言，大部分液体会依次经过冷凝器（E-103）、回流罐（V-102）、回流泵（P-104）回到二效精馏塔，小部分生成轻质油（0.11 t/h），且含环己烷6.84%。

　　3.4多效精馏的效果

　　传统的单塔精馏其塔顶生成的轻质油流量为0.3 t/h，内环己烷质量分数为54.63%，消耗中压蒸汽量为10.5 t/h。而应用双效精馏工艺后期生成的轻质油流量仅为0.11 t/h，含环己烷质量分数为6.84%，且消耗中压蒸汽量为7.2 t/h。因此，双效精馏工艺有着节约蒸汽量、减少环己烷损失量的价值。在多效精馏工艺的经济价值和环保价值较高下，需要做好应用。

　　4结语

　　应用双效精馏精制工艺进行环己烷的精制，可降低精制的能耗和环己烷损失。具体而言：在了解多效精馏工艺的原理后，从环己烷精制问题、多效精馏的原理、多效精馏的流程等方面出发，对双效精馏精制工作进行分析；完成双效精馏工作后进行效果讨论，一方面可以节约蒸汽量的消耗，另一方面也能降低环己烷的损失，整体的经济性较高。最后，基于多效精馏的节能价值，需要在实际应用中落实好精馏的分离流程设计，促进化工企业发展。

　   参考文献：

　　[1]安良海，张培.多效精馏节能在化工分离中的应用研究[J].化工设计通讯，2024，50（4）：101-103.

　　[2]李凯.多效精馏在甲醇回收工艺中的应用[J].石油石化绿色低碳，2023，8（6）：25-29.

　　[3]李广忠.多效精馏节能在化工分离中的应用[J].广东化工，2021，48（22）：186-187.