摘要：轻烃分馏与精制是石油化工产业的重要组成部分，其能够大大提高轻烃产品的附加值，提升企业经济效益。在精馏过程中，精馏塔是重要的设备之一，通过优化塔器，选择最佳回流比、充分利用余热、降低能耗、提高精馏效率，对于提升化工企业经济效益意义重大。
关键词：轻烃；分馏与精制；塔器；优化
1 前言
轻烃是多种低碳饱和烷烃的混合物（C3~C8烷烃），其中的每一种烷烃都具有重要的应用价值。轻烃分馏与精制是石油化工的重要组成部分，对轻烃进行分馏与精制能够大大提高轻烃产品的附加值，提升企业经济效益。油田轻烃来源主要有中途径，一种是原油开采出来后，通过原油稳定装置得到轻烃，另一种途径是对天然气加工时获得的，加工天然的装置通常是深冷或浅冷装置。在轻烃精制过程中，精馏塔是重要的能耗设备，其能耗可到总能耗的40%以上，由于精馏塔流程长、影响因素多、滞后性大，容易造成能耗的损失。因此，在轻烃分馏及精制过程中，采用先进控制技术对塔器进行优化控制，能够提高轻烃精馏产品的产率，降低能耗损失，使企业效益最大化。
2 轻烃精馏原理
轻烃精馏顾名思义就是对轻烃进行精细分离，要实现轻烃精细分离，一方面要为化学反应提供符合要求的原料，提高原料的品质，降低有害杂质对化学反应或催化剂的影响，提高反应效率。另一方面，要采取合理的工艺，对轻烃进行精细分离，得到符合要求的产品，且能够使未反应的物质能够循环利用。精馏操作在石油化工、精细化工等领域应用较为普遍，其分馏效果好，能耗高。轻烃精馏的原理是利用混合气体中各单质烷烃的挥发度不同来实现的，在反应釜中，同一温度下，各烷烃组分的饱和蒸气压存在差异，可以将液相中的轻组分转移到气相中，气相中的重组分转移到液相中，从而将不同组分进行分离。精馏的过程实际上是把液相物质多次部分气化，然后将产生的蒸汽多次液化，如此反复进行，使混合物中组分得到分离提纯。精馏在化工产业中应用较为普遍，在各种液相混合物分离，例如原料预处理、产品提纯、溶剂回收等工艺都涉及到精馏，精馏是应用最为广泛的工艺技术之一。
3 轻烃精馏工艺探讨
轻烃精馏是将精馏塔中的原料部分气化或部分冷凝的过程，二者有机结合。原料在反应釜中加热，液相物质能够产生蒸汽向塔顶流动，蒸汽进入塔顶后与回流的液体接触，接触过程中产生热交换，易挥发组分从液相中进入气相中，使得易挥发组分在气相中聚集，而液相中易挥发组分减少，直到气液两相中易挥发组分达到平衡。
精馏过程中按照操作压力的不同，可以分为常压精馏、减压精馏和加压精馏。其中，常压精馏是在常压下进行分馏，减压精馏能够降低操作温度，适用于常压下沸点较高的混合物；加压精馏适用于常压下沸点较低的混合物，加压精馏能够提高混合物的沸点，对常温常压下为气态的混合物分馏效果好。
在精馏过过程中，不仅涉及到热量传导，还有物质的传输，精馏塔是精馏过程中重要的装备，分馏过程中，原料首先从精馏塔中部位置进料，通常塔上部为精馏段。塔顶有冷凝器，能够将气相物质冷凝回流，塔底为再沸器，能够将液相加热变为气相。轻烃分馏过程中，在塔顶精馏段，气相轻烃在上升过程中被不断的精制，气相轻烃不断变浓，在塔顶分馏得到轻烃产品。
而在塔底提馏段，液相烃类物质下降，烃类组分不断被提馏出来，轻烃中重组分不断的在塔底浓缩，最终从塔底被分馏出来得到重组分产品。
轻烃精馏和普通蒸馏的不同之处在于，在精馏塔的顶底都能提供高纯度的气相和液相回流，实现传质效果。高纯度气液相回流，只要提供足够多的的理论板，回流足够大，就能在塔顶分馏出纯度较高的轻组分产品，在塔底分馏出纯度较高的重组分产品。
萃取精馏通过向原料中加入萃取剂或溶剂，使原料的组分间相对挥发度改变，以利于分馏。萃取剂的沸点较高，比原料的沸点要高得多。萃取精馏对于各组分沸点较接近的混合物分馏效果较为理想。溶剂可以增强分离组分之间的相对挥发度，使得混合物更容易被分离，从而降低分馏的难度及操作成本。萃取精馏通常分为连续萃取精馏和间歇萃取精馏，二者进物料和溶剂的方式不同，连续萃取精馏通常使用双塔操作，一个塔是萃取精馏塔，物料由塔中部进入，溶剂在靠近塔顶的位置加入，在精馏过程中，轻组分由塔顶被分馏出来，重组分从塔底分馏出来，并进入溶剂回收塔，在溶剂回收塔内，在溶剂作用下，重组分也得到分离，并且溶剂从塔底馏出循环到萃取精馏塔重复利用。在连续萃取精馏和间歇萃取精馏过程中，萃取剂起关键作用，高性能的萃取剂对于提升萃取精馏效率意义重大，好的萃取剂能够大大提高萃取效率、提高精馏塔生产能力、降低生产能耗。选择好萃取剂能够有效降低成本，提高石油化工企业的效益。
4 塔器节能优化探讨
在轻烃精馏过程中，如何降低能耗、充分利用余热、降低生产成本、提高生产效率至关重要。由于精馏塔涉及多级分离过程，同时进行多次部分冷凝和气化，在轻烃精馏过程中，根据工艺流程，选择最佳的回流比、合理设置中间再沸器和中间冷凝器、优化操作参数，能够显著提高精馏效率。精馏过程中回流很关键，同时回流过程中要消耗大量的能量，如何节能降耗是塔器优化的关键，可以采取如下措施：①热泵精馏。热泵精馏是充分利用热能，在反应釜中塔顶温度较高，将塔顶蒸汽绝热压缩升温后，为再沸器提供热量，达到能量的充分使用，降低了能量的损失；②多效精馏。改进精馏装置，精馏装置有压力递降的若干个精馏塔组成，上一个精馏塔塔顶蒸汽可以作为后一个精馏塔再沸器加热的蒸汽，提高了热能利用率，减少热能损失；③采用高效精馏塔，能够降低回流比，使用高效换热器，能够降低传热温度差，从而减少热能的损失；④采用先进的控制系统对操作过程进行有效控制，降低操作难度，确保操作过程中能耗最低。良好的控制系统不仅能够提高操作系统的稳定性和安全性，还能显著提升精馏效率，为企业带来可观的经济效益。
5 结束语
轻烃分馏与精制能够得到多种重要化工产品，大大提高了轻烃产品的附加值，对提升企业经济效益意义重大, 轻烃分馏与精制是石油化工的重要组成部分。在轻烃分馏精制过程中，精馏塔是重要的设备之一，应用最为普遍，精馏塔的分馏效率及能耗对整个操作过程影响较大，只有不断优化工艺设备，提高精馏塔效率、降低能耗，才能使企业效益最大化。
参考文献：
[1]薛美盛,祁飞,吴刚等.精馏塔控制与节能优化研究综述[J].化工自动化及仪表,
2006,33(6):1~6.
[2] 黄齐飞,李学来. 热泵技术及应用前景[J]. 福建能源开发与约,2002,No1:20~22.
[3]刘静,赵黎明,吕世军,许春建. 萃取精馏分离裂解C5[J].化工进展,2007,26:65~67.
[4] 宋华,董群,于恩邦. 从油田轻烃中萃取精馏回收环己烷[J].化工学报, 2003,
154(5): 687-690.
[5]宋华,武显春.萃取蒸馏回收环己烷的双组分溶剂研究[J].石油炼制与化工, 2003, 34(7): 25-27.