甲醇回收塔設計優(yōu)化

第32卷第10期VoL32 Na 102009年10月河北化工Oct. 2009甲醇回收塔設計優(yōu)化張沖(中石油東北煉化工程有限公司葫蘆島設計院,遼寧葫蘆 島125001)[摘要]對甲醇水溶液的分離操作條件進(jìn)行了對比,對于MTBE裝置甲醇回收塔，采用加壓分離甲醇水溶液。有利于回收進(jìn)料中的C,輕組分。另外,對甲醇回收塔設計中比較常見(jiàn)的問(wèn)題，如填料選擇、液體分配器的設計及塔底重沸器的選型,根據設計實(shí)踐進(jìn)行了分析，并提出了良好的設計建議。[關(guān)鍵詞]甲醇回收;加壓;液體分配器;重沸器[中圖分類(lèi)號] TQ 205[文獻標識碼] B[文章編號] 1003-5095 (00)10-0051-03甲醇與水的分離,通常采用分餾的方法。在甲基的分離有可能采用其他方案。如MTBE裝置,進(jìn)入甲醇叔丁基醚OITBED裝置中,過(guò)量甲醇與異丁烯反應生成回收塔的原料內含有3%左右的C,組分，具體組成見(jiàn)MTBE,剩余的甲醇,通過(guò)水洗的方式從未反應C4中分表2。離出來(lái),為了降低成本,通常這部分甲醇都要求回收,表2 MTBE 裝置甲醇回收塔原料組成循環(huán)使用。指標組分產(chǎn)量/kg+h-T 含量(wt)店1甲醇回收流程異丁烷2.011 0. 119甲醇水分離是最基本的二元分離過(guò)程,采用常規丁烯-17.5260.445分離方式即可以實(shí)現,MTBE裝置中,甲醇回收示意流正丁烷.0.748 0. 044程見(jiàn)圖1.順丁J烯5.620.332B-一些反丁烯.8.9460.53甲醇166. 8759.881 497. 50588. 65合計1 689.231100鴨雅溫度/C40壓力/MPa0.6密度/kg*cm3944. 982心如果采用常壓操作條件,則塔頂每小時(shí)約有圖1 甲醇水分離示意流程50 kg的放空,放空的組分-般都進(jìn)入了裝置的火炬2操作條件系統白白燒掉,對于年產(chǎn)4萬(wàn)t的MTBE裝置,每年大2.1 常規操作條件約達到420 t左右C.損失掉，按3 000元/t估算, .甲醇水溶液的分離比較容易，采用常規分餾方損失大約達到126萬(wàn)元。MTBB裝置甲醇回收塔放空案,在常壓下即可實(shí)現，甲醇水分離常規操作條件見(jiàn)組分的組成見(jiàn)表3。表1。表3甲醇回收塔放空組分的組成表1甲醇水溶液分離操作條件_組分產(chǎn)量Akg-h+7 含量()萬(wàn)項塔項塔底1.61 .丁烯-1 5.4010.862. 0104.1正丁烷0.550.1順丁烯3.496.9理論塔板數12反丁烯5.9511.82.2加壓分離33.066.0對于某些化工裝置考慮到其他因素，甲醇水溶液[收稿日期]200904-24[作者簡(jiǎn)介]張沖(1972-),女,工程師,從事工藝設計工作。壓幼MPe_0.●52●河北化工第10期所以在目前新設計的MTBE裝置中，甲醇回收塔器。有采用加壓操作，回收C。由于回收的甲醇主要返回分配器設計時(shí)應該注意: (1)從理論上講,好的分MTBE裝置甲醇原料罐,再次進(jìn)入主流程參與反應,所配器不應有速度梯度或壓力梯度，也不應該有擾動(dòng)，以甲醇中含有部分Cs并不影響甲醇在本裝置的使以便液相從分配器出口流出時(shí)得到均勻的分布。(2)用。加壓操作的條件見(jiàn)表4。液相排放應當以低速度進(jìn)行以避免霧化,同時(shí)也為了表4甲醇回收塔加壓操作條件避免液體到達填料表面時(shí)發(fā)生過(guò)多的飛濺。并且,過(guò)項目指標高的壓力降會(huì )產(chǎn)生細霧噴灑，使液體容易被上升氣流塔頂塔底攜帶。(3)分配器應當與填料層保持-段距離,以便在溫度/C76.4 23.3塔中提供足夠的自由氣相空間，促進(jìn)汽液分離。(4)氣壓力/MPa0.2相通道應當均勻地分布在塔的橫截面上,要避免氣相理論塔板數加壓操作主要提高了設備一次投入費用,但從長(cháng)高速橫向移動(dòng)。遠角度來(lái)看,加壓操作的經(jīng)濟性還是非?？捎^(guān)的。甲醇回收塔設計中,液體分配器、再分配器都采用的是滴盤(pán)式分配器。具體形式見(jiàn)圖2。3甲醇回收塔的設計甲醇回收塔本身在設計上可以采用板式塔,也可以采用填料塔,設計者可以結合工廠(chǎng)所處條件選擇所需要的設備類(lèi)型。在某工廠(chǎng)MTBE裝置設計中,甲醇回收塔采用填料塔,加壓設計。具體設計參數見(jiàn)表5。表5甲醇回收塔設計參數甲醇回收塔設計參數塔徑/m800填料類(lèi)型500 Y規整填料填料高度/m進(jìn)料上段12 000進(jìn)料下段8 000塔底重沸器熱虹吸3.1填料填料種類(lèi)繁多,大多數的填料都適用于甲醇水溶圖2甲醇回收塔滴 盤(pán)式分配器液的分離,本次設計采用500 Y規整填料,從理論上滴盤(pán)式分配器在直徑較小的塔中經(jīng)常采用。通過(guò)講,此選擇是適合的。但由于塔直徑較小,填料采購改變盤(pán)內孔徑的尺寸和數目,可以適用于不同的液體時(shí),廠(chǎng)家提供的是1塊直徑約8000 m的整體填料。填流率。該分配器固定在塔壁的支耳上,升氣管可以是料塔雖然是分段設計，但為了支撐填料及固定分配圓形的,也可以是矩形的或方形的,氣相向上流經(jīng)立器,在每段塔體都設置有支撐圈。由于設備已經(jīng)加工式的升氣管。液相通過(guò)盤(pán)上的小孔實(shí)現均勻的分布。完畢,當裝填填料時(shí),由于支撐圈的存在,填料無(wú)法安滴盤(pán)式分配器從結構上來(lái)看，存在一個(gè)小的缺裝。只有割掉支撐圈，待填料安裝后再重新焊接。這也點(diǎn)。滴盤(pán)式分配器液體分配的小孔在分配器的最底為日后填料更換制造了麻煩。所以對于此類(lèi)規格的填端,而且孔徑一般都較小,為2~5 m左右甲醇回收料,雖然有整體填料,但考慮到裝填及日后的檢修,建塔設計時(shí)孔徑為3 mm。當處理介質(zhì)清潔時(shí)，該分配器議在設計時(shí)應該采用分塊的填料,分塊組裝,雖然裝能實(shí)現很好的汽液分配;但當系統中存在污垢時(shí),分填麻煩，但可以避免許多不可預見(jiàn)的問(wèn)題。配器底部的小孔非常容易發(fā)生堵塞,而引起液體分配3.2液體分配器的不均。在某次設計的MTBE裝置剛開(kāi)工的過(guò)程中,由.在填料塔中,良好的氣液相分布是發(fā)揮填料性能于系統吹掃得不徹底,導致管路的部分污垢進(jìn)入甲醇的必要條件,無(wú)論哪一相分布不均,液汽比都會(huì )發(fā)生回收塔,造成進(jìn)料及回流入口的分配器堵塞,影響了變化,從而影響傳質(zhì)性能。通常,在填料塔中,汽液是裝置的開(kāi)車(chē)。所以對于此類(lèi)填料塔的設計，可以考慮在進(jìn)料及回流的管路上，在靠近塔處設置過(guò)濾設施，靠液體分配器來(lái)進(jìn)行二次的分布。常用的分配器類(lèi)型: (1)階梯式或管式分配器。防止不可預見(jiàn)的污垢進(jìn)入塔內,影響分配器的正常工(2)滴盤(pán)式分配器。(3) 槽式分配器。(4)噴霧 式分配作。第10期張沖:甲醇回收塔 設計優(yōu)化●53+3.3塔底重沸器汽液混合返回口進(jìn)塔后90°朝下進(jìn)料。開(kāi)車(chē)過(guò)程中甲醇回收塔靠塔底重沸器提供分離所需的能量。發(fā)現重沸 器進(jìn)料壓頭不穩，塔底產(chǎn)品流量經(jīng)常發(fā)生波分餾塔底重沸器根據其水力學(xué)特性可以分為兩類(lèi):自動(dòng),塔底液位變化頻繁,控制難度大.所以通常在設計然循環(huán)重沸器和強制循環(huán)重沸器。根據其進(jìn)料系統的此類(lèi)換熱器時(shí)都按最低液位來(lái)設計,而且換熱面積一差別也可以分為一次通過(guò)式和再循環(huán)式重沸:器。其中般都設計較大,從而保持液面的穩定,減小波動(dòng)。對于再循環(huán)式熱虹吸重沸器是最常見(jiàn)的重沸器,也是甲醇本次設計的甲醇回收塔,由于塔直徑較小,塔底的緩回收塔設計時(shí)采用的重沸器。沖功能有限，而且由于汽液混合返回口朝下,直接沖再循環(huán)式熱虹吸重沸器有水平式，也有立式。水擊塔底液面,幾方面不利因素綜合作用造成液位的波平式重沸器通常采用殼程沸騰,而立式的通常采用管動(dòng)。所以對于小直徑分餾塔底的重沸器設計時(shí)應優(yōu)先程沸騰。在化工生產(chǎn)中,受尺寸限制一般采用水平式選用一次通過(guò)式或其他形式。必須選用水平式再循環(huán)重沸器。由于其獨立設置,沒(méi)有尺寸限制，水力學(xué)設計式熱虹吸重沸器時(shí): (1)可采用有擋板的再循環(huán)進(jìn)料，較容易,還允許容易結垢的加熱介質(zhì)走管程,其傳熱如圖4。還有一種水平擋板，這種結構一般難以設計，系數相對較大、安裝靈活、維修方便。費用較高,所以很不常用。(2)在設計時(shí)人為加大分餾再循環(huán)式熱虹吸重沸器與其他類(lèi)型相比有幾個(gè)塔底空缺點(diǎn): (1)進(jìn)入重沸器的物料溫度與塔底相同,比直接從塔板來(lái)的進(jìn)料系統溫度高(如一次通過(guò)式),這樣會(huì )降低平均溫差,加劇熱結垢和熱分解。(2)此種進(jìn)料系統精餾性能最差。- -次通過(guò)式大致相當于-塊理論塔板，其他進(jìn)料方式也相當于一塊理論板的一部分，而再循環(huán)式幾乎沒(méi)有精餾作用。甲醇回收塔重沸器見(jiàn)圖3。圖4帶檔板甲醉回收塔底重沸 器示意圖4總結甲醇水溶液的分離是最基本的分餾模式，但對于不同工況,應根據上下游流程,合理選擇操作條件;在塔的設計中,對于每一項的選擇,都應該進(jìn)行細致的分析。對于分配器,設計中除考慮適用性外,還要考慮>甲睜開(kāi)車(chē)及各種突發(fā)事件可能造成的影響。對于塔底重沸團3甲醇回收塔底重沸 器示意圖器,除要保證設計理論上的可行性,也要考慮實(shí)際操甲醇回收塔采用水平式再循環(huán)式熱虹吸重沸器,作的方便性和靈活性。米米米※米米*米米米米*米*米米米米米*米*米米米*米*米米米米米米米*米米米****米米*米米米***惰性氣體保護及在線(xiàn)檢測超細粉碎系統獲發(fā)明專(zhuān)利高新技術(shù)企業(yè)密友集團有限公司研發(fā)的惰性氣體保護及在線(xiàn)檢測超細粉碎系統,8前獲得國家知識產(chǎn)權局頒發(fā)的發(fā)明專(zhuān)利證書(shū)(證書(shū)號第523229號,專(zhuān)利號:ZL 2006 1 0041272.1)。該產(chǎn)品是密友集團有限公司與國際知名的激光粒度儀制造商德國新帕泰克公司攜手合作開(kāi)發(fā)，能滿(mǎn)足劇毒或對細度要求特別高的特殊物料的超細粉碎,并可實(shí)時(shí)檢測粉碎過(guò)程的粉體細度。該發(fā)明能使惰性氣體增壓到0.8~ 1.0 MPa后進(jìn)入粉碎主機,原料從料倉加入粉碎主機進(jìn)行粉碎,粉碎后流向后面的旋風(fēng)分離器和捕集器,并收集到第一、二成品桶中 。過(guò)濾后的惰性氣體返回壓縮機的吸氣0。惰性氣體源和儲氣罐連接到系統的回氣管道,通過(guò)補氣來(lái)保持系統內惰性氣體較高的純度。主機與旋風(fēng)分離器相連的管道上裝有在線(xiàn)取樣器,取出的樣品通過(guò)激光檢測器然后再返回粉碎系統中旋風(fēng)分離器,激光檢測器采集信號后傳送到在線(xiàn)系統控制電腦進(jìn)行統計分析,并將粒度信號傳送給系統主控電腦,主控電腦根據當前的粒度狀況與預先設定的目標粒度進(jìn)行比較后，自動(dòng)調整粉碎工藝參數至最佳值。惰性氣體保護趣微粉碎系統是采用惰性氣體作為氣流粉碎研磨介質(zhì)實(shí)現干式物料的超微粉碎，使用氮氣或其他情性氣體作為粉碎工質(zhì)，氣體循環(huán)使用,損耗率低,主要用于易燃、易爆、易氧化物料的氣流粉碎。該系統中的粉碎過(guò)程的控制技術(shù)在國內乃至國外,均處于領(lǐng)先地位。自前,該系統已經(jīng)廣泛運用于維生素C、金屬鈷、鎳、鋅等產(chǎn)品,深得用戶(hù)好評。