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摘 要：本文探讨了基于内部能量集成精馏塔技术的乙烯分离系统，并和热泵精馏的乙烯精馏塔开式热泵乙烯分离系统进行了对比，然而前者可以提高乙烯分离装置的能量利用效率，保证分离效果。
关键词：内部能量集成 精馏塔 乙烯分离系统
乙烯装置是石油化工产业生产有机原料的重要基础，也是石油化学工业的龙头，当前随着乙烯装置日趋大型化、科技化，我国乙烯工业也取得了重大成就，年产量已经占据居世界第二位，然而与此同时国内乙烯工业的能耗居高不下，远远超出世界平均水平，存在巨大的节能空间，因而提高乙烯分离装置的能量利用效率已经成为当前亟待解决的问题。
一、基于内部能量集成精馏塔技术的乙烯分离系统
笔者从乙烯分离的流程出发，把基于内部能量集成精馏塔技术引入到了乙烯装置中所使用的乙烯精馏塔中。主要包括两个部分，一个是内部能量集成精馏塔，一个是乙烯制冷压缩机。具体的系统流程：在实现步骤上主要有：来自于前段工序中的脱甲烷塔塔底的气相物料，，与脱乙烷塔塔顶的气液混合物料，，也就是内部能量集成精馏塔中，而精馏段塔顶则对于乙烯气体进行采出处理并随之将其输送到乙烯制冷压缩机中进行压缩，，通过图中的换热器冷凝与冷却，完成之后则就输送到了乙烯冷剂缓冲罐中，此时充当的是乙烯产品以及乙烯制冷剂。接下来，乙烯制冷剂则需要从乙烯冷剂缓冲罐中首先被输送到乙烯制冷压缩机的三段吸入罐中，接着在进入到二段吸入罐、一段吸入罐，还需要为乙烯冷剂用户来供给一定大小的冷量，然后上述三个吸入罐顶部的气相物料会随之输送回到乙烯制冷压缩机中进行压缩。需要注意的是，系统中精馏段底部被采出的液相流股经过一定的减压处理后还会再次来到提馏段的最上端。而这些脱离出内部能量集成精馏塔顶部的那一部分气相物料则会在乙烯塔压缩机升高压力作用下而被输送到塔的精馏段底部，最后这些循环乙烷产品就会通过提馏段底部经过采出后而进到下一个工序当中。
二、基于热泵精馏技术的乙烯分离模型分析
1.基于热泵精馏的乙烯精馏塔开式热泵乙烯分离流程
常规精馏塔通常情况下从塔顶冷凝器来取走热量，然后通过塔底再沸器加入热量，然后将其中的大约90%供给塔顶冷凝器，其弊端在于能量利用率不高。所以为了解决问题，可以通过热泵技术把塔顶气相冷凝的热量适当的运输到塔顶再沸器中。现阶段应用最广的基于热泵精馏技术而建立起来的乙烯精馏塔开式热泵乙烯分离流程如下：乙烯精馏塔的塔顶气体首先应当输送到乙烯制冷压缩机进行压缩，压缩完成后通过乙烯制冷压缩机气相分离出一些气体，将其通过再沸器（再沸器处于精馏塔中间）进行冷凝，完成之后就以塔顶回流的形式而存在；剩下的气体则需要留下来进行继续的压缩，通过热换器由乙烯制冷剂进行冷凝和冷却处理，处理完成后输送到乙烯制冷剂缓冲罐中。需要注意的是，罐中的部分乙烯会在乙烯回流过冷器的作用下，以回流的形式被送入到乙烯精馏塔，剩余的乙烯部分成为了产品，但也有一些以乙烯制冷剂的形式从缓冲罐中被相继输送到乙烯制冷压缩机的各段吸入罐（分别为三段、二段以及一段），同时还要给制冷剂的用户供给一定的冷量，然后这几段的吸入罐顶部的气相物料再次被输送到压缩机中。最后循环乙烷产品就会通过乙烯塔顶的作用再次循环进入到下一段工序当中。
2.乙烯精馏塔进料条件分析
在本文中以Aspen Plus软件，对于这一分离流程及前文所说的基于内部能量集成精馏塔技术的乙烯分离系统进行了模拟，在同样的进料和产品纯度、产品收率要求的条件下，对上述两种精馏塔而得到的乙烯分离效果、所用能耗和压缩机的功耗情况进行了比较和分析。乙烯精馏塔进料条件如下表所示。
3.精馏塔同等分离效果下两种工艺的操作参数比较分析
研究中，我们在精馏塔同等分离效果下，对于热泵精馏以及内部能量集中精馏塔这两种操作方式进行了对比分析，所得出的塔顶数、进料位置以及操作压力等几种主要参数进行模拟，具体情况如表2所示。从中我们不难发现，热泵精馏塔的踏板数显然要多于后者。与此同时，内部能量集成精馏塔无论是塔顶的压力还是温度也到要远远高出。原因主要在于较高的塔顶压力会使得乙烯制冷压缩机的功耗大大的减小，这种情况下对于系统能耗来说也能够起到一定的促进作用。然而为了能够适应离开提馏段的蒸汽而被加压到精馏段而需要的相应的操作压力，也会促使乙烯塔压缩机所需要的能耗得到一定量的增加。
结束语
综上所述，内部能量集成精馏塔对于压缩机的能耗起着非常显著的影响，操作压力和温度方面表现优良，具有较高的应用价值。
参考文献：
[1] 张炜. 两种乙烯热泵精馏的能耗对比[J]. 乙烯工业. 2009（01）
[2] 赵雄，罗祎青，闫兵海，袁希钢. 内部能量集成精馏塔的模拟研究及其节能特性分析[J]. 化工学报. 2009（01）
关键词：内部能量集成 精馏塔 乙烯分离系统
乙烯装置是石油化工产业生产有机原料的重要基础，也是石油化学工业的龙头，当前随着乙烯装置日趋大型化、科技化，我国乙烯工业也取得了重大成就，年产量已经占据居世界第二位，然而与此同时国内乙烯工业的能耗居高不下，远远超出世界平均水平，存在巨大的节能空间，因而提高乙烯分离装置的能量利用效率已经成为当前亟待解决的问题。
一、基于内部能量集成精馏塔技术的乙烯分离系统
笔者从乙烯分离的流程出发，把基于内部能量集成精馏塔技术引入到了乙烯装置中所使用的乙烯精馏塔中。主要包括两个部分，一个是内部能量集成精馏塔，一个是乙烯制冷压缩机。具体的系统流程：在实现步骤上主要有：来自于前段工序中的脱甲烷塔塔底的气相物料，，与脱乙烷塔塔顶的气液混合物料，，也就是内部能量集成精馏塔中，而精馏段塔顶则对于乙烯气体进行采出处理并随之将其输送到乙烯制冷压缩机中进行压缩，，通过图中的换热器冷凝与冷却，完成之后则就输送到了乙烯冷剂缓冲罐中，此时充当的是乙烯产品以及乙烯制冷剂。接下来，乙烯制冷剂则需要从乙烯冷剂缓冲罐中首先被输送到乙烯制冷压缩机的三段吸入罐中，接着在进入到二段吸入罐、一段吸入罐，还需要为乙烯冷剂用户来供给一定大小的冷量，然后上述三个吸入罐顶部的气相物料会随之输送回到乙烯制冷压缩机中进行压缩。需要注意的是，系统中精馏段底部被采出的液相流股经过一定的减压处理后还会再次来到提馏段的最上端。而这些脱离出内部能量集成精馏塔顶部的那一部分气相物料则会在乙烯塔压缩机升高压力作用下而被输送到塔的精馏段底部，最后这些循环乙烷产品就会通过提馏段底部经过采出后而进到下一个工序当中。
二、基于热泵精馏技术的乙烯分离模型分析
1.基于热泵精馏的乙烯精馏塔开式热泵乙烯分离流程
常规精馏塔通常情况下从塔顶冷凝器来取走热量，然后通过塔底再沸器加入热量，然后将其中的大约90%供给塔顶冷凝器，其弊端在于能量利用率不高。所以为了解决问题，可以通过热泵技术把塔顶气相冷凝的热量适当的运输到塔顶再沸器中。现阶段应用最广的基于热泵精馏技术而建立起来的乙烯精馏塔开式热泵乙烯分离流程如下：乙烯精馏塔的塔顶气体首先应当输送到乙烯制冷压缩机进行压缩，压缩完成后通过乙烯制冷压缩机气相分离出一些气体，将其通过再沸器（再沸器处于精馏塔中间）进行冷凝，完成之后就以塔顶回流的形式而存在；剩下的气体则需要留下来进行继续的压缩，通过热换器由乙烯制冷剂进行冷凝和冷却处理，处理完成后输送到乙烯制冷剂缓冲罐中。需要注意的是，罐中的部分乙烯会在乙烯回流过冷器的作用下，以回流的形式被送入到乙烯精馏塔，剩余的乙烯部分成为了产品，但也有一些以乙烯制冷剂的形式从缓冲罐中被相继输送到乙烯制冷压缩机的各段吸入罐（分别为三段、二段以及一段），同时还要给制冷剂的用户供给一定的冷量，然后这几段的吸入罐顶部的气相物料再次被输送到压缩机中。最后循环乙烷产品就会通过乙烯塔顶的作用再次循环进入到下一段工序当中。
2.乙烯精馏塔进料条件分析
在本文中以Aspen Plus软件，对于这一分离流程及前文所说的基于内部能量集成精馏塔技术的乙烯分离系统进行了模拟，在同样的进料和产品纯度、产品收率要求的条件下，对上述两种精馏塔而得到的乙烯分离效果、所用能耗和压缩机的功耗情况进行了比较和分析。乙烯精馏塔进料条件如下表所示。
3.精馏塔同等分离效果下两种工艺的操作参数比较分析
研究中，我们在精馏塔同等分离效果下，对于热泵精馏以及内部能量集中精馏塔这两种操作方式进行了对比分析，所得出的塔顶数、进料位置以及操作压力等几种主要参数进行模拟，具体情况如表2所示。从中我们不难发现，热泵精馏塔的踏板数显然要多于后者。与此同时，内部能量集成精馏塔无论是塔顶的压力还是温度也到要远远高出。原因主要在于较高的塔顶压力会使得乙烯制冷压缩机的功耗大大的减小，这种情况下对于系统能耗来说也能够起到一定的促进作用。然而为了能够适应离开提馏段的蒸汽而被加压到精馏段而需要的相应的操作压力，也会促使乙烯塔压缩机所需要的能耗得到一定量的增加。
结束语
综上所述，内部能量集成精馏塔对于压缩机的能耗起着非常显著的影响，操作压力和温度方面表现优良，具有较高的应用价值。
参考文献：
[1] 张炜. 两种乙烯热泵精馏的能耗对比[J]. 乙烯工业. 2009（01）
[2] 赵雄，罗祎青，闫兵海，袁希钢. 内部能量集成精馏塔的模拟研究及其节能特性分析[J]. 化工学报. 2009（01）