可切换生产MTO级或AA级甲醇的精馏工艺

可切换生产MTO级或AA级甲醇的精馏工艺
顾鹤燕;金力强
【摘要】针对传统MTO生产原料甲醇精制工艺存在的产品种类单一、能耗高、需频繁开停车以切换产品等问题,开发了一种可切换生产MTO级或AA级甲醇的甲醇精馏工艺.其原理是采用多效蒸发和多效精馏相结合工艺,通过共用稳定塔及其相关配套设备的方式,实现甲醇精馏装置在生产AA级或MTO级甲醇产品间迅速方便地切换,可提高装置的抗风险能力和产品的市场竞争力.
【期刊名称】《煤化工》
【年(卷),期】2015(043)005
【总页数】3页(P17-19)
【关键词】MTO级甲醇;AA级甲醇;多效蒸发;精馏;稳定塔;切换生产
【作者】顾鹤燕;金力强
【作者单位】上海国际化建工程咨询公司,上海200063;上海国际化建工程咨询公司,上海200063
【正文语种】中文
【中图分类】TQ223.12+1
AA级甲醇源于美国联邦O-M-232标准，与《工业用甲醇》GB 338—2011中优等品规格类似，对于乙醇含量及其他杂质含量有严格要求，这种规格的甲醇主要用来进行羰基合成，比如制造醋酸等[1]。

MTO级甲醇作为甲醇制烯烃的原料，对乙醇等有机杂质含量没有特殊要求，对水分有一定要求，但是对碱金属含量要求苛刻
[2]。

从甲醇化工发展的趋势来看，甲醇制烯烃、甲醇制汽油将会占据相当大比例
的市场份额，而类似羰基合成的传统甲醇制化工品产业则会保持比较稳定的态势。

在此背景下，上海国际化建工程咨询公司研发了一种可切换生产MTO级或AA级甲醇的甲醇精馏技术[3]，以满足下游市场对甲醇产品的不同需求，提高甲醇装置
的市场适应性和竞争力。

随着MTO装置的投产，可以看到，各装置采用的原料精制流程配置方式各有不同，一般采用如下3种方式：一种是采用稳定塔配套多效蒸发的方式，其优点是流程
简单、能耗低、投资少，但最大的缺点是不能生产AA级甲醇，产品种类单一，无法根据市场变化适时调整产品结构；另一种是采用精甲醇作MTO原料，此流程工艺复杂、投资高、能耗高，因为精甲醇精馏工艺中，一般加入碱液脱除有机酸，从而导致精甲醇产品中的碱金属含量大幅提高，后续工段还需设置大型的离子交换装置以脱除碱金属；还有一种则是并联设置两套甲醇精馏装置，根据市场需求，分别生产MTO级甲醇和AA级甲醇，其缺点是投资大、占地面积广、设备闲置率高，需频繁开停车以切换产品。

如果采用热备的办法来达到迅速切换的目的，则消耗巨大，得不偿失。

生产MTO级甲醇中的稳定塔和生产AA级甲醇中的预塔主要都是用于脱除轻组分的，为此可以考虑共用稳定塔及其相关配套设备，主要为塔顶冷凝系统，包括塔顶冷凝器、回流槽、回流泵等。

二者的区别是生产MTO级甲醇工况下稳定塔负荷远低于生产AA级甲醇工况下预塔负荷，这个矛盾只要通过调整预塔内件的设计，保证其具有较宽的操作弹性即可解决。

而生产MTO级甲醇采用的多效蒸发系统，可以采用釜式蒸发器的形式。

这种釜式蒸发器又可作为生产AA级甲醇所需要的蒸汽再沸器。

这样就实现了生产两种规格甲醇时，精馏装置中主要设备的共用，从而达到减少设备数量、降低投资、减小占地面积的目的。

可切换生产MTO级或AA级甲醇精馏工艺流程示意图见图1。

生产MTO级甲醇时，从界外过来的粗甲醇经预热后进入稳定塔，塔顶脱除粗甲醇中的二甲醚、甲酸甲酯、二氧化碳、氢气等轻组分，排放的尾气经过洗涤回收甲醇后，返回稳定塔顶以提高甲醇收率；塔釜甲醇溶液经泵加压后，进入多效蒸发装置，产生甲醇蒸汽，多效蒸发需要的热量由低压蒸汽在第一效蒸发器中冷凝提供；在多效蒸发器中，经过多次汽化和冷凝后，甲醇溶液中的碱金属被浓缩至废液中，从产品中脱除，满足要求的甲醇蒸汽回收热量后，经冷凝作为MTO级甲醇产品送出界区。

整个生产过程不外加碱液。

值得注意的是，第四效蒸发器可以采用釜式或立式热虹吸再沸器，当选用立式热虹吸再沸器时，壳侧的MTO级甲醇冷凝液可以被冷却至较低的温度后送水冷器，从而节省冷却水的消耗。

生产AA级甲醇时，从界外过来的粗甲醇经预热后进入稳定塔，塔顶脱除轻组分，排放的尾气经洗涤回收甲醇后，返回稳定塔顶；为保证精甲醇产品的水溶性指标，可在塔顶加入萃取水；同时还需外加碱液，以脱除粗醇中的有机酸类杂质。

生产AA级甲醇时，稳定塔热源有两个：蒸汽再沸器和冷凝液再沸器。

蒸汽再沸器与多效蒸发的最后一效蒸发器为同一台设备，但采用低压饱和蒸汽提供热量。

凝液再沸器采用来自加压塔再沸器来的蒸汽冷凝液提供热量，以节约蒸汽消耗。

预塔处理后的粗甲醇经提压后，送入加压塔生产一部分精甲醇，加压塔釜的粗醇经热回收后，送入常压塔提取出大部分的甲醇产品，加压塔顶甲醇蒸汽可作为常压塔的热源，以节约蒸汽消耗。

为保证加压塔和常压塔热耦合效果，可调整两塔的产品采出量及回流量。

常压塔下部采出杂醇油，塔釜采出工艺废水。

杂醇油和工艺废水送入回收塔，进一步提取里面的甲醇产品；塔下部采出经浓缩的杂醇油，作为低价值产品送出界区，塔釜的沸水甲醇含量达标并冷却后，送界区外生化装置进行进一步的处理[4]。

经过上述四塔精馏后，可生产AA级或GB 338—2011优等品精甲醇。

值得注意
的是，在生产AA级甲醇时，也可以采用简化操作模式，即多效蒸发系统与MTO 级甲醇生产一样运转，再沸器的热量由第一效蒸发器加入，而不是从第四效蒸发器
加入，这样就不用进行停泵和置换操作，只要开启加压塔进料泵，同时调整操作参数，就可以直接从MTO级生产过渡到AA级甲醇生产工艺，操作简单灵活。

除了上述提到的共用稳定塔及其相关配套设备、可切换生产MTO级或AA级甲醇的精馏工艺外，在设计时，应充分考虑换热网络的优化，保证热量的完全利用，降低装置能耗。

采用“可切换生产MTO级或AA级甲醇精馏工艺”生产的精甲醇产品质量可以满足美国联邦（O-M-232L）甲醇标准AA级和中国工业甲醇标准（GB 338—2011）优等品，主要指标包括：甲醇质量分数≥99.99%，乙醇质量分数≤10×10-6，水
质量分数≤0.1%，丙酮质量分数≤20×10-6，高锰酸钾试验时间≥50 min；MTO
级甲醇产品主要指标包括：甲醇质量分数≥95%，水质量分数≤5%，碱金属质量
分数≤0.1×10-6；产品均可满足下游工艺要求。

采用上海国际化建工程咨询公司
的甲醇精馏工艺能耗低，以煤为原料生产AA级甲醇，若考虑粗甲醇中乙醇质量分数约2 000×10-6，则精馏装置吨甲醇蒸汽消耗约1.25 t；以煤为原料生产MTO
级甲醇时，吨甲醇蒸汽消耗约0.25 t。

上海国际化建工程咨询公司研发的通过共用稳定塔及其相关配套设备的方式，切换生产MTO级或AA级甲醇的甲醇精馏技术，大大简化了甲醇精制工段工艺流程，节省了设备投资和维护成本，减小了占地面积，并可以灵活地调整产品结构，以满足市场需求，大大提高了装置的抗风险能力及市场竞争力。

此专利技术（ZL201410625606.4）用于现有甲醇精馏装置的改造，仅需增加一套多效蒸发系统，即可实现二者的可切换生产。

上海国际化建工程咨询公司依托此技术已设计的两套大规模可切换生产MTO级或AA级甲醇精馏装置，将投入运行。

【相关文献】
[1]宋维瑞，肖任坚，房鼎业.甲醇工学[M].北京：化学工业出版社，1991.
[2]陈翠翠，付玉川，赵勇.精甲醇及MTO级甲醇精馏工艺技术进展[J].煤化工，2012，40（3）：31-33.
[3]杨震东，金力强，顾鹤燕.一种既可以生产MTO级又可以生产AA级甲醇的灵活型甲醇精馏方法及装置：中国，201410625606.4[P].2015-02-25.
[4]贾民选.甲醇精馏工艺及装置[J].科技情报开发与经济，2005，15（18）：179-181.。