甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較

第35卷第3期化工設計通訊Vol 35 No. 32009年9月Chemical Engineering design Communication甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較程建光陸麗萍張雷(兗礦國泰化工有限公司,山東滕州277527)摘要:近年來(lái)隨著(zhù)煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展甲醇作為煤化工的主要產(chǎn)品也得到了迅猛發(fā)展,隨著(zhù)甲醇工業(yè)的發(fā)展和甲醇生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)也得到了快速發(fā)展在甲醇甲醇生產(chǎn)過(guò)程中,甲醵精餾做為整個(gè)甲醵生產(chǎn)過(guò)程中能耗占近20%的一個(gè)工段,更是技術(shù)攻關(guān)、節能、提升產(chǎn)品質(zhì)暈的重點(diǎn)環(huán)節因此甲酵精餾技術(shù)的攻關(guān)和憂(yōu)化日益引起人們關(guān)注,目前甲醇生產(chǎn)中曾遍使用的精餾工藝有雙塔精餾和三塔精餾技術(shù),在此就甲醇雙培竊餾和三塔精餾從工藝流程、投資、產(chǎn)品質(zhì)量、操作、能耗等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合比較探討。關(guān)鍵詞:雙塔;三塔;精餾中圖分類(lèi)號:TQ228.12+1文獻標識碼:A文章編號:1003-6490(200903-000濟效益和市場(chǎng)競爭力的重要舉措。0引言1精餾原理甲醇作為重要的基礎有機化工原料,在化工產(chǎn)品中有著(zhù)廣泛的應用,近年來(lái)隨著(zhù)煤化工產(chǎn)業(yè)的興起精餾是根據在相同溫度下,同一液體混合物中不各地甲醇生產(chǎn)廠(chǎng)都如雨后春筍般拔地而起,目前國內同組分的揮發(fā)度不同,經(jīng)多次部分氣化和多次部分冷的甲醇產(chǎn)能還在逐年大幅度增長(cháng),預計到十一五”末凝最后得到較純的組分,實(shí)現混合物分離的操作過(guò)期,我國甲醇生產(chǎn)企業(yè)將為200家左右,產(chǎn)能將達到程,如圖1。2500萬(wàn)t/a至3200萬(wàn)Ua伴隨著(zhù)甲醇產(chǎn)能和需求輕組分Y和重組分X混和液X進(jìn)人第一分離量還會(huì )越來(lái)越大因此提高甲醇產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)器若將第一級溶液部分氣化得到氣相產(chǎn)品冷凝液,消耗就越來(lái)越引起人們的關(guān)注。甲醇精餾是甲醇生然后再將冷凝液在第二級分離器中部分氣化,再經(jīng)第產(chǎn)裝置的最后一道工序其能耗約占甲醇生產(chǎn)總能耗二級冷凝器冷凝得溶液中的組分Y2必大于Y1,這種的20%左右,甲醇精餾技術(shù)的好壞直接關(guān)系到精甲部分氣化部分冷凝的次數(即級數)越多,所得輕組分醇的質(zhì)量能耗等主要指標,因此選擇適合企業(yè)生產(chǎn)Y濃中國煤化工的易擇發(fā)組分。同需要的精餾技術(shù),是降低成本、節能降耗、提高企業(yè)經(jīng)理HCNMHG進(jìn)行多次部分氣化收稿日期:2009-07-31作者簡(jiǎn)介:程建光(1966-),男漢族,山東菏澤人,畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)熱能工程專(zhuān)業(yè),參加工作后一直從事煤化工生產(chǎn)技術(shù)工作,現就職于兗礦國泰化工有限公司生產(chǎn)技術(shù)部,工程師。第3期程建光,陸麗萍,張雷:甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較生產(chǎn)要求,其具體工藝流程如圖2表1工業(yè)甲醇規格及技術(shù)指標GB338-2004指標項目?jì)?yōu)等品等品合格品色度/Haen單位(鉑-鈷色號)≤密度(p20)/(g/cm30.79~0.7920.79~0.793沸程(0℃,101.3kPa,在64.0℃-655℃范圍內,0.81.5包括646±0.1℃)/℃≤高錳酸鉀實(shí)驗/min≥水混溶性實(shí)驗通過(guò)實(shí)驗通過(guò)實(shí)驗(1+9)水的質(zhì)量分數/%≤圖1精餾原理示意圖酸的質(zhì)量分數(以HCOOH計)%≤0.0015和分離那么這種級數愈多,得到的溶液組分x濃度或堿的質(zhì)量分數(以NH0.00000.05越高,最后可得到兒乎純態(tài)的難揮發(fā)組分。羰基化合物的質(zhì)量分數0.0020.010常溫、常壓下,甲醇是易揮發(fā)和易燃燒的無(wú)色液(以HCHO計)/%≤體純甲醇的沸點(diǎn)為64.7℃,雜質(zhì)的沸點(diǎn)有高有低,蒸發(fā)殘渣的質(zhì)量分數/%≤0.0010.005低于甲醇沸點(diǎn)的為輕餾分,高于此值的為重餾分。硫酸洗滌實(shí)驗/Haen單位(鉑一鉆色號)≤般情況下,甲醇中所含輕餾分雜質(zhì)主要有二甲謎、乙乙醇的質(zhì)量分數/%≤供需雙方協(xié)商醛、丙酮等,約占粗甲醇重量的1%;重餾分主要有來(lái)自粗甲醇儲槽的甲醇,經(jīng)泵加壓,再經(jīng)粗甲醇水、異丁醇、異丁醚等約占粗甲醇重量的4~5%。甲預熱器加熱到45℃后進(jìn)入預精餾塔,在預精餾塔脫醇合成不論采用何種催化劑均受其選擇性的限制以除輕餾分后,直接由泵輸送至主精餾塔,進(jìn)一步把高沸及合成條件(壓力溫度和合成氣組成)的影響,在進(jìn)點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除,主要是水異丁棊油等。從塔頂行甲醇合成反應的同時(shí)還會(huì )伴隨著(zhù)一系列副反應發(fā)或側線(xiàn)采出的精甲醇經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻至常溫后就可生甲醇合成過(guò)程中副反應產(chǎn)物多達40多種這些雜得到純度在99%以上的符合國標的精甲醇產(chǎn)品。質(zhì)只有通過(guò)精餾工序加以去除,才能得到符合國標要22三塔精餾工藝求的精甲醇(見(jiàn)表1)三塔流程是目前甲醇生產(chǎn)裝置應用最廣泛的精餾工藝。我公司年產(chǎn)24萬(wàn)t甲醇裝置就用此方法,2雙塔精餾和三塔精餾流程三塔均采用天津大學(xué)的規整填料,且我國目前在建的甲醇裝置亦大部分采用此法粗甲醇按次序分別進(jìn)人目前我國在甲醇生產(chǎn)過(guò)程中主要使用的甲醇精預精餾加壓塔和常壓塔逆行精餾,大部分輕組份在餾技術(shù)有雙塔精餾和三塔精餾工藝。預精餾塔去除,加壓塔和常壓塔均采出產(chǎn)品,約各占2.1雙塔精餾工藝半。美國曾報導過(guò)另一種三塔流程,該流程的特點(diǎn)該流程為我國以前老的甲醇裝置中采用是較廣是三個(gè)塔基本上等壓操作,由第三精餾塔采出產(chǎn)品,的一種精餾流程。精甲酵先經(jīng)預精餾塔,經(jīng)預精餾后第二精餾埁灬亨賁叢一螗撚相當于預精餾塔,中國煤化工的含水甲醇直接由泵輸送經(jīng)熱交換器后再至主精餾主要用此種精餾流程塔,最終在主精餾塔將甲醇與水、重組份及殘余輕組日前我□CNMHG流程如圖3其具份進(jìn)行有效分離-得到精甲酵產(chǎn)品。生產(chǎn)實(shí)踐證明有精餾能耗低、操作穩定、產(chǎn)品質(zhì)量好等突出優(yōu)點(diǎn)但雙塔精餾流程簡(jiǎn)單、操作方便、運行穩定能滿(mǎn)足甲醇操作相對比較復雜?；ぴO計通訊第35卷不凝氣CW粗甲酵精餾殘夜圖2雙塔精餾工藝流程簡(jiǎn)圖壓精餾殘夜圖3三塔精餾工藝流程簡(jiǎn)圖從進(jìn)料泵來(lái)的粗甲醇加入堿液后經(jīng)預熱器加熱送往廢水槽。后進(jìn)入預塔,進(jìn)塔后與從冉沸器來(lái)的氣流換熱后,未冷凝的部分低沸點(diǎn)組分及不凝氣進(jìn)入其中絕大部分3雙塔精餾和三塔精餾的比較甲醇縐冷卻器冷凝后回流,不凝氣體經(jīng)過(guò)預塔液封槽后,進(jìn)入放空總管;出預塔的甲醇液經(jīng)過(guò)加壓塔給料3.1操作條件泵加壓后進(jìn)入加壓塔,進(jìn)塔后與從再沸器來(lái)的氣流換雙塔精餾和三塔精餾不僅在工藝流程上差別較熱后,氣相從塔頂出塔后進(jìn)入常壓塔再沸器給常壓塔大,其具體操作指標也相差甚遠,其主要的操作條件提供熱源冷凝后的甲醇進(jìn)入加壓塔回流槽,一部分對比打回流,一部分作為產(chǎn)品采出。液相出塔后進(jìn)入常壓3.2中國煤化工塔,進(jìn)塔后與從再沸器來(lái)的氣流換熱后,氣相出塔頂CNMHG指標,從國內雙塔后經(jīng)常壓塔冷凝器冷卻后進(jìn)入常壓塔冋流槽,一部分精餾現狀來(lái)看精甲醇中乙醇含量較高,這是一個(gè)比打回流,一部分作為產(chǎn)品采出,常壓塔底的排出廢水,較突出的問(wèn)題。國內大部分以油或煤為原料的甲醇第3期程建光陸麗萍,張雷:甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較廠(chǎng)經(jīng)過(guò)雙塔精餾后,精甲醇中乙醇的含量在400×雙塔精餾與三塔精餾的投資與操作費用比較見(jiàn)10-6~500×10-6,聯(lián)醇工藝生產(chǎn)中的精甲醇其乙醇表3,由表3可見(jiàn)雙塔精餾與三塔精餾的投資操作費含量吏高些,相對于國外標準有較大差距,而且也不用、能耗的相互關(guān)系與生產(chǎn)規模有很大關(guān)系,隨著(zhù)生能滿(mǎn)足像用于醋酸生產(chǎn)用的高端用戶(hù),限制了其發(fā)產(chǎn)規模的增大,三塔精餾的經(jīng)濟效益就更加明顯,另外還有產(chǎn)品質(zhì)量?jì)?yōu)等優(yōu)點(diǎn),因此目前大的甲醇裝置,2雙塔精餾和三塔精餾的主要操作條件大家一致都選擇釆用三塔精餾。雙塔精餾一塔精餾表3投資與操作費用比較表項目主精預精加壓塔常壓塔項日雙塔精餾三塔精餾操作壓力/MPa0.050080.050.570.006生產(chǎn)規模/萬(wàn)va10塔頂溫度/℃67-6868~6970-75120.565.9投資/%100113塔底溫度/℃74-77111-11680-85126.2110操作費用/%能耗/%61三塔精餾可制取乙醇含量較低的優(yōu)質(zhì)甲醇,乙醇含量一般小于100×10-6,大部分時(shí)間可保持在500以下,其他有機雜質(zhì)含量也相對減少。精甲醇產(chǎn)4結語(yǔ)品質(zhì)量不僅跟精餾工藝有關(guān)系,而且還跟甲醇合成壓力、合成氣組成、合成催化劑有關(guān),甚至和合成塔等設雙塔精餾工藝投資省、建設周期短、裝置簡(jiǎn)單易備的選材也有關(guān)系。甲醇產(chǎn)品中乙醇含量的高低與于操作和管理。雖然消耗高于三塔精餾工藝但在5粗甲醇中乙醇含量有很大關(guān)系粗甲醇中乙醇含量低萬(wàn)噸/年生產(chǎn)規模以下的小裝置時(shí)其技術(shù)經(jīng)濟指標較時(shí)精甲醇中乙醇含量自然也低。在三塔精餾中常壓占優(yōu)勢其節能降耗途徑可以采用高效填料來(lái)達到降塔采出的精甲醇質(zhì)量更好些。實(shí)際分析結果表明,常低蒸汽消耗的目的。5萬(wàn)噸/年生產(chǎn)規模以上時(shí),宜壓塔采出的精甲醇中乙醇含量極低,僅1×10-6-2采用三塔精餾技術(shù)雖然一次性投資較高,但是操作10-6,有時(shí)甚至分析不出來(lái),而加壓塔采出的精甲費用和能耗都相對較低。醇中乙醇含量大多在20×10-6~80×10-6三塔精餾生產(chǎn)的精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量較好,尤其是產(chǎn)3.3能耗品中乙醇含量較低,能滿(mǎn)足甲醇羰基化合成醋酸、醋甲醇是一種高能耗產(chǎn)品,而精餾工序的能耗占總酐等對優(yōu)質(zhì)甲醇的要求雖然一次性投資較高,但操能耗的10%~30%,所以精餾的節能降耗不容忽視。作費用和能耗都相對較低。因此三塔精餾和雙塔精雙塔精餾每噸精甲醇耗蒸汽約為1.8~2.0-,不少工餾得選擇又要根據裝置的能力、產(chǎn)品的要求等指標廠(chǎng)消耗蒸汽量在2.0以上。三塔精餾與雙塔精餾的參數進(jìn)行選擇合適的工藝,才能真正發(fā)揮其作用區別在于三塔精餾采用∫兩個(gè)主精餾塔,一個(gè)加壓操作,一個(gè)常壓操作,利用加壓塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為常壓塔的加熱源,既節約了蒸汽,也節約了冷卻用1趙保志,氮肥技改(].205):7[2]化「生產(chǎn)流程圖解(第二版)M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.1997水。每精制t精甲醇約節約I蒸汽,所以三塔精餾[3]廖卩昌.甲醇雙效精餾節能技術(shù)[門(mén),中氮肥,201):20的能耗較低,噸甲醇精餾節約蒸汽近50%大大的降(41馮元琦,甲醇(M],北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2低了噸甲醇的生產(chǎn)能耗,為企業(yè)減低消耗,節約成本,[5]姚長(cháng)英,化工原理(下冊)M].天津:天津大學(xué)出版社,提升企業(yè)競爭力具有巨大的意義。中國煤化工5化工單元操作設計手34投資與操作費用THCNMHG計院出版