多效精馏的原理

多效精馏是通过扩展工艺流程，来降低精馏操作能耗的一种途径。其基本原理是：重复使用供给精馏塔的能量，以提高热力学效率。具体做法是：以多塔代替单塔，将一个分务分解为由若干个操作压力不同的塔来完成，每一个精馏塔成为一效，将前一效塔顶蒸汽作为后一效塔底再沸器的加热蒸汽，以此类推直至个塔，如下图所示：

多效精馏原理图

在多效精馏过程中，各塔的操作压力不同，前一效压力高于后一效压力，前一效塔顶蒸汽冷凝温度略高于后一效塔釜液的沸点温度。

因此，多效精馏充分利用了冷热介质之间过剩的温差，特点在于其能位不是一次性降级的，而是逐塔逐级降低的。这样，在整个流程中，只需效加入新鲜蒸汽，效加入冷凝介质，而中间各塔则不再需要外加蒸汽和冷凝介质，由此达到了节能的目的。(P1> P2>…> PN)

多效精馏流程

多效精馏的工艺流程根据加热蒸汽和物料的流向不同，通常分为三大类: 并(顺)流(从高压塔进料)、逆流(从低压塔进料)和平流(每效均有进料)。

多效精馏的节能效果和效数

一般来说，多效精馏的节能效果是以其效数来决定的。理论上，与单塔相比，双塔组成的双效精馏的节能效果为50%，而三效精馏的节能效果为67%，四效精馏节能效果为75%，由此类推，对于N效精馏，其节能效果为：

式中 η 为节能效果，N为效数。

由此可以看到同样增加一个塔，从单塔精馏到双塔精馏的节能效果可达50%，而从三效精馏到四效精馏的节能效果仅增加了8%，所以在采用多效精馏节能时，要考虑到节省的能量与增加的设备投资间的关系。在效数达到一定程度后，再增加效数时节能效果已不太明显。

需要说明的是，上述的节能效果为理论值，在实际应用时则要低于理论值。随着效数的增加，加热蒸汽的消耗量减少，操作费用降低，但同时设备投资费增大。同时效数的增加又使传热温差减小，传热面积增大，故换热器的投资也增大。因此应在全面权衡节能效果和经济效益的基础上确定，通常多采用双效精馏，个别流程采用三效精馏，极少超过三效精馏。