精餾是被應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的化工分離技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用在石油、化工以及食品等行業(yè)領(lǐng)域中。精餾操作原理是基于數(shù)次運(yùn)用部分汽化和部分冷凝的方法，促使液體混合物能夠順利完成分離過程，這樣就能夠有效獲得接近純組分的操作。

工業(yè)技術(shù)中的精餾裝置構(gòu)成主要包括了精餾塔、冷凝器以及再沸器等。

在精餾塔內(nèi)每隔一定的高度就必須合理設(shè)置一塊塔板，又或者是在其中堆放填料。通過促使氣液兩相與填料、塔板相互接觸，就能夠有效發(fā)生部分冷凝和部分汽化現(xiàn)象。原料液由精餾塔中間的一塊塔板上流至塔內(nèi)，此塔板叫做為加料板。

在精餾原理研究中，工作人員通常將精餾塔劃分為兩段，一段是加料板以上部分稱作為精餾段，另一段則是加料板以下部分稱作為提餾段，加料板屬于提餾段。當(dāng)放入精餾塔的原料在加料板上于塔內(nèi)氣液相互匯合后，液體混合物中的易揮發(fā)組分會(huì)從液相往氣相中轉(zhuǎn)移，而難揮發(fā)組分最會(huì)轉(zhuǎn)移到液相中。

要想保障精餾塔內(nèi)的所有塔板上都能夠具有正在下降的液體以及上升的蒸汽，順利實(shí)現(xiàn)部分汽化和部分冷凝的分離操作，只能通過把精餾塔頂部冷凝器中的冷凝液其中一部分作為產(chǎn)品，另一部分則讓其回流到塔內(nèi)。同理可知，當(dāng)液體下降到精餾塔底部再沸器的過程中，也只能將液體其中一部分作為產(chǎn)品，另外一部分這樣在汽化后重新流至塔內(nèi)。

蒸汽會(huì)從精餾塔底部以自下而上的順序依次經(jīng)過各層塔板，在整個(gè)過程當(dāng)中，蒸汽會(huì)與每個(gè)塔板上的液體層發(fā)生接觸，從而使得部分液體發(fā)生汽化現(xiàn)象，部分蒸汽則會(huì)發(fā)生冷凝現(xiàn)象，這樣一來蒸汽中的易揮發(fā)組分就會(huì)隨著塔板層數(shù)的遞增越來越濃，當(dāng)蒸汽達(dá)到精餾塔頂部時(shí)，就會(huì)達(dá)到事先設(shè)計(jì)規(guī)定好的濃度，待到冷凝后就能夠有效獲得需求產(chǎn)品。

與此同時(shí)，液體從精餾塔頂部向下回流的過程中，液體會(huì)與精餾塔內(nèi)的每塊塔板相接觸，當(dāng)回流液體與上升的蒸汽匯合后，就會(huì)促使液體發(fā)生汽化，其中易揮發(fā)的組分濃度開始逐漸下降，而難以揮發(fā)組分濃度則會(huì)開始不斷上升，最后從再沸器出來，就形成了工作人員想要的產(chǎn)品釜?dú)堃骸?/p>

結(jié)合連續(xù)精餾過程和塔物料流動(dòng)示意圖可知，在整個(gè)精餾塔分離操作中，各個(gè)塔板上的易揮發(fā)組分濃度會(huì)隨著層數(shù)從上往下遞減而降低，而當(dāng)某塊塔板上的濃度與原料液中濃度較為接近時(shí)，就會(huì)促使料液從此塊塔板流入。

因?yàn)榫s塔底部大多數(shù)都是難以揮發(fā)的組分，所以精餾塔底部溫度通常最高。相反，精餾塔頂部大多數(shù)都是容易揮發(fā)部分，所以精餾塔頂部溫度最低，總結(jié)得出在精餾過程中，精餾塔內(nèi)的溫度是從下往上逐漸下降的。

精餾技術(shù)主要是通過消耗、補(bǔ)償機(jī)械功將精餾塔塔底低溫區(qū)域轉(zhuǎn)移到塔釜高溫區(qū)，之后通過塔頂通過低溫蒸汽作用塔底再沸器的熱源。根據(jù)精餾技術(shù)的生產(chǎn)工質(zhì)和工藝進(jìn)行分化，能夠?qū)⒕s技術(shù)分為直接塔頂式熱泵精餾和間接式熱泵精餾。

1、直接塔頂式熱泵精餾系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是由壓縮機(jī)、精餾塔、驅(qū)動(dòng)器、蒸發(fā)器、輔助蒸發(fā)器組成。

在實(shí)際應(yīng)用中需要現(xiàn)成的載熱工質(zhì)，同時(shí)該系統(tǒng)內(nèi)部只需要設(shè)置一個(gè)熱交換器來實(shí)現(xiàn)熱量交換即可，壓縮機(jī)的系數(shù)較低，能夠有效降低整個(gè)精餾塔運(yùn)行中的功耗問題，并且能夠提高壓縮效率。再者，直接塔頂式熱泵精餾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在維護(hù)工作中也更加方便。

2、間接式熱泵精餾系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、精餾塔、驅(qū)動(dòng)器、蒸發(fā)器、輔助蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥組成。間接式精餾系統(tǒng)能夠?qū)⒂行Ц綦x塔中的材料。也就是直接使用標(biāo)準(zhǔn)精餾系統(tǒng)，從而降低系統(tǒng)控制和設(shè)計(jì)難度。

相比直接式精餾系統(tǒng)來說，間接式精餾系統(tǒng)主要是由于內(nèi)部多了一個(gè)熱交換器，這回在一定程度上降低運(yùn)作效率。在間接式精餾系統(tǒng)中，內(nèi)精餾工質(zhì)主要是以水為主，降低了傳統(tǒng)制冷劑的依賴性，在實(shí)際應(yīng)用中有著極大的優(yōu)勢(shì)。由于水具備更高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。

在工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，無新數(shù)據(jù)也非常豐富，即使內(nèi)部出現(xiàn)泄漏問題也不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成影響。此外，間接式精餾系統(tǒng)的成本相對(duì)較低，再加上水具有很強(qiáng)的導(dǎo)熱性能，在熱交換過程中的交換面較小，因此，特別適合塔底溫度較高的精餾系統(tǒng)。

3、其他

精餾技術(shù)中還包括蒸汽加壓式也甭，也就是常規(guī)的精餾技術(shù)。該熱泵系統(tǒng)包含2個(gè)熱交換機(jī)、1個(gè)膨脹閥、1個(gè)壓縮機(jī)和工質(zhì)。

在蒸發(fā)器中，工質(zhì)溫度會(huì)在加交換機(jī)中蒸發(fā)，同時(shí)從熱源獲取熱量后，工質(zhì)會(huì)在壓縮后在冷凝器中加高的溫度的另個(gè)一個(gè)熱交換機(jī)進(jìn)行潛熱。待到工質(zhì)冷凝過后，其會(huì)經(jīng)過再膨脹后進(jìn)入到蒸發(fā)器當(dāng)中，這樣就完成了一個(gè)循環(huán)。

1、直接式精餾技術(shù)應(yīng)用效果

直接式精餾技術(shù)的應(yīng)用范圍最為廣泛，主要是應(yīng)用為丙烯-丙烷分離系統(tǒng)，能夠?qū)⑸a(chǎn)效率從3.16%提升到8.10%，經(jīng)濟(jì)性非常高。在實(shí)際應(yīng)用過程中，直接式精餾系統(tǒng)在運(yùn)作當(dāng)中主要是消耗電能，對(duì)水分的消耗量非常小，并且在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中不需要消耗蒸汽，這樣能夠大大降低總體能源消耗和運(yùn)行成本。

與此同時(shí)，熱泵精餾能源總操作費(fèi)用大幅降低，冷卻水已經(jīng)不是唯一決定的因素，冷卻水消耗量較少，工作壓力也會(huì)逐漸降低，從而使得整個(gè)精餾過程變得更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)也容易維護(hù)，大大降低了設(shè)備應(yīng)用成本。

與常規(guī)精餾相比，直接式精餾技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，其主要表現(xiàn)在：

①直接精餾方法無能源消耗蒸汽，但電能消耗要高于常規(guī)精餾;

②冷卻水應(yīng)用直接精餾要比常規(guī)精餾低85%以上，費(fèi)用只有常規(guī)精餾的1/4，通常一次精餾操作能夠節(jié)省的操作費(fèi)用大約在480元左右。

2、間接式熱泵精餾應(yīng)用效果

通過采用間接精餾方法能夠大大提高精餾效果，其能夠?qū)σ冶?對(duì)二甲溶液進(jìn)行處理，通過分析間接式精餾方法的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益可知，間接式精餾方法的節(jié)能效果非常好，并且追加投資期能夠控制在1年內(nèi)。

在整個(gè)間接精餾系統(tǒng)當(dāng)中，壓縮機(jī)作為精餾系統(tǒng)的核心內(nèi)容，在機(jī)械制造精簡(jiǎn)化的今天，起壓縮機(jī)體積也變得非常小巧。并且通過水作為運(yùn)作工質(zhì)，工程師也在實(shí)際操作中也更加得心應(yīng)手，從而提高間接精餾技術(shù)的應(yīng)用效率和安全性。

相比常規(guī)精餾方法，間接式精餾技術(shù)有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

①冷卻水應(yīng)用量較少，用量為常規(guī)精餾技術(shù)的1/10;

②無蒸汽消耗;

③由于間接式精餾都是用作大型生產(chǎn)流程中，其費(fèi)用節(jié)省量也非常大，但前期的費(fèi)用非常高，通常達(dá)百萬;

④存在投資回收期，通常為0.23，效益非?？捎^。