甲醇精餾系統(tǒng)的簡(jiǎn)介及優(yōu)化

甲醇精餾系統(tǒng)的簡(jiǎn)介及優(yōu)化摘要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇開辟了許多新的用途，甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)中一個(gè)重要的領(lǐng)域。隨著產(chǎn)量的增加，對(duì)精甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量也有了更高的要求，部分新上甲醇項(xiàng)目要求甲醇質(zhì)量符合美國(guó)聯(lián)邦A(yù)A級(jí)(O-M-232E)標(biāo)準(zhǔn)。其中對(duì)乙醇的含量有了更苛刻的規(guī)定(乙醇＜10ppm)o在這樣一個(gè)形勢(shì)下，甲醇精餡系統(tǒng)的節(jié)能降耗和精甲醇品質(zhì)成為各廠家關(guān)心的主要話題。關(guān)鍵詞：精餡流程指標(biāo)優(yōu)化一、 現(xiàn)有甲醇精餡系統(tǒng)簡(jiǎn)介兩塔流程雙塔流程中粗甲醇的精餡分為兩個(gè)階段，先在預(yù)塔中脫除輕餡分，主要是二甲醚。脫除輕餡分的甲醇再送入重餡分塔-主塔，進(jìn)一步把高沸點(diǎn)的重餡分雜質(zhì)分離，從而可得到高純度的精甲醇。因在主塔塔頂其中有時(shí)可能混有極少的低沸點(diǎn)雜質(zhì)，所以在距塔頂3?7塊塔板上進(jìn)行精甲醇采出。雙塔精餡流程對(duì)乙醇的分離程度較差，由于它的揮發(fā)度和甲醇比較接近，分離較為困難。在一般雙塔流程中，根據(jù)粗甲醇質(zhì)量不同，精甲醇中乙醇含量約為400?600mg/kg。遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到美國(guó)AA級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。三塔流程粗甲醇進(jìn)入預(yù)精餡塔，在預(yù)精餡塔中除去其中殘余溶解氣體和低沸物，預(yù)后甲醇經(jīng)加壓泵升壓后，進(jìn)入加壓塔，加壓塔的操作壓力約為0.5-0.6(G)MPa，塔頂操作溫度約為121°C。加壓塔采用低壓蒸汽加熱的熱虹吸式再沸器向塔內(nèi)提供熱量。塔頂甲醇蒸汽進(jìn)入常壓塔再沸器，利用氣相甲醇的冷凝潛熱加熱常壓塔的塔釜，同時(shí)氣相甲醇被冷卻。加壓塔底部排出的甲醇溶液送至常壓塔下部，常壓塔塔頂?shù)眉状颊羝淠笠徊糠只亓?，一部分作為產(chǎn)品采出。塔釜廢水泵送至污水處理裝置。二、 甲醇精餡系統(tǒng)指標(biāo)甲醇蒸汽消耗一般雙塔精餡蒸汽消耗為1.8噸蒸汽/噸精甲醇，但其設(shè)備投資少，流程簡(jiǎn)單。目前新上甲醇精餡流程采用較少。普通三塔甲醇精餡系統(tǒng)(預(yù)塔、加壓塔、常壓塔)蒸汽耗量約1.2噸蒸汽/噸精甲醇。甲醇質(zhì)量一定的情況下影響甲醇蒸汽耗量的主要因素是精餡塔操作的回流比。精甲醇的品質(zhì)目前，出口精甲醇要求乙醇含量不超過50ppm,這對(duì)甲醇精餾塔提出了更高的要求，采用新型高效塔板可以在不增加塔高的基礎(chǔ)上，通過板效率的提高來達(dá)到分離乙醇的目的。甲醇的回收率甲醇的回收率同樣是甲醇精餾系統(tǒng)一個(gè)很重要的指標(biāo)。甲醇產(chǎn)量的高低和工廠效益直接聯(lián)系，而廢水中醇含量太高，不僅影響后續(xù)的污水處理，同時(shí)也損失了未回收的甲醇。（四）甲醇精餾系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)化大型甲醇精餾裝置具有以下特點(diǎn)：精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，雜質(zhì)含量都在ppm級(jí)，屬于精密精餾過程。對(duì)塔內(nèi)件和能量消耗提出了更苛刻的要求。處理的物料主要是甲醇等有機(jī)物和水，這兩類組分的分子結(jié)構(gòu)截然不同，所構(gòu)成物系的理想性極差。加壓塔和常壓塔塔釜存在著熱耦合，兩塔的分離效果和處理能力相互制約。對(duì)各塔的進(jìn)料位置進(jìn)行優(yōu)化在自上而下逐板計(jì)算中存在一個(gè)加料位置的確定問題。合理的進(jìn)料位置可以減小回流比和理論板，實(shí)際生產(chǎn)中和能力消耗及設(shè)備投資直接聯(lián)系，通過模擬計(jì)算，得出了甲醇精餾系統(tǒng)最佳的進(jìn)料位置。預(yù)精餾塔：理論板數(shù)45塊，進(jìn)料板位置第34塊。加壓精餾塔：理論板數(shù)70塊，進(jìn)料板位置第10塊。常壓精餾塔：理論板數(shù)75塊，進(jìn)料板位置第30塊。對(duì)工藝流程進(jìn)行總體優(yōu)化，達(dá)到蒸汽耗量的最低化。在甲醇精餾工藝流程的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮的是熱網(wǎng)絡(luò)交換，如何充分回收利用熱量，提高熱量的利用率。通過對(duì)工藝流程的模擬計(jì)算和實(shí)際開車的經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)出以下節(jié)能方案：方案1：增加原料甲醇預(yù)熱器。粗甲醇經(jīng)原料預(yù)熱器與加壓塔精甲醇換熱，溫度達(dá)到60°C以上進(jìn)預(yù)塔中上部。這樣可節(jié)省預(yù)塔的蒸汽消耗，并節(jié)省了部分精甲醇冷卻水。方案2：增加預(yù)后甲醇預(yù)熱器。預(yù)后甲醇的溫度低于加壓塔進(jìn)料溫度約50°C左右，如按此溫度進(jìn)料，則加壓塔提餾段氣液負(fù)荷將明顯增加，所以在進(jìn)加壓塔之前與蒸汽冷凝水換熱后，被加熱到120C以上進(jìn)入加壓塔。該熱量的交換利用經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐是可行的，節(jié)能的。方案3：預(yù)塔增設(shè)一臺(tái)再沸器，回收加壓塔和回收塔的蒸汽冷凝水的余熱，減少了預(yù)精餾塔的蒸汽消耗。此再沸器對(duì)于大型甲醇回收能量較多，甲醇生產(chǎn)能力小于20萬噸/年可不設(shè)此再沸器。采用新型塔內(nèi)件，保證足夠的板效率以滿足精甲醇品質(zhì)的要求。甲醇精餾系統(tǒng)塔內(nèi)件的選擇直接影響甲醇的品質(zhì)和設(shè)備投資，常規(guī)設(shè)計(jì)的板式甲醇精餾塔，加壓塔和常壓塔的塔板層數(shù)均在85層以上，隨著能源成本的增加和對(duì)精甲醇品質(zhì)要求的提高，有的甲醇主精餾塔塔板層數(shù)已到95層。對(duì)于新型徑向側(cè)導(dǎo)噴射塔板（CJST塔板），它的操作狀態(tài)為液相噴射，充分利用了塔內(nèi)空間，可允許較大的空塔氣速，使塔內(nèi)的汽液傳質(zhì)更劇烈，表面更新速度更快，所以和普通板式塔相比其傳質(zhì)效率較高。CJST加壓塔和常壓塔安裝70層塔板即可滿足精甲醇的分離要求。這在河北建滔焦化有限公司和滕州盛隆焦化有限公司已經(jīng)證實(shí)，河北建滔甲醇精餾系統(tǒng)蒸汽消耗1.0噸/噸精甲醇，其生產(chǎn)的精甲醇完全滿足出口要求。和填料塔相比，采用CJST塔板，其精餾塔塔徑可減少200mm以上，不僅減小塔內(nèi)件的投資，設(shè)備投資也相應(yīng)降低。對(duì)于常壓塔和回收塔，側(cè)線采出位置直接影響甲醇的品質(zhì)，而板式塔的側(cè)線采出比填料塔要容易得多，我們可以在側(cè)線采出附近設(shè)多個(gè)采出口，通過采出位置變化可避免雜質(zhì)在塔內(nèi)的積累，從而能有效調(diào)節(jié)精甲醇中雜質(zhì)含量。三、結(jié)語通過流程模擬計(jì)算，我們得出了甲醇精餾各塔的最佳進(jìn)料位置，通過對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和工藝流程的改進(jìn)，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。采用新型高效徑向側(cè)導(dǎo)噴射塔板不僅可保證精甲醇的品質(zhì)，而且節(jié)省了設(shè)備投資和蒸