甲醇精馏工艺技术浅析

甲醇精馏工艺技术浅析

摘要：本文主要介绍了甲醇精馏工艺及其流程，并对双塔精馏工艺和三塔精馏工艺的产品质量、能源消耗、建设投资以及生产规模等方面进行了对比分析。

关键词：甲醇精馏工艺；双塔精馏；三塔精馏

1.精馏工艺技术

甲醇精馏是多个简单蒸馏的组合。由于液体混合物中所含组分的沸点不同,当其在一定温度下部分气化时,低沸点物在气相中的浓度高于其在液相中的浓度,反之液相中高沸点物的浓度较高,这就改变了气液两相的组成。当对部分气化所得的蒸汽进行部分冷凝时,因高沸点物易于冷凝,使冷凝液中高沸点物浓度较高,未冷凝气中低沸点物的浓度较高。如此不断地气化、冷凝,最后使混合液中的组分几乎以纯甲醇组分被分离出来。

目前,国内甲醇精馏工艺主要分为双塔精馏工艺、带有高锰酸钾反应的精馏工艺和三塔精馏工艺。带有高锰酸钾反应的精馏工艺需要对粗甲醇中的还原性物质进行处理后再精馏,工艺复杂,该工艺主要用于对甲醇质量要求相当严格的场合。由于双塔精馏和三塔精馏工艺完全能够保证工业上对精甲醇质量的要求,因此一般不必采用带高锰酸钾反应的精馏工艺。

2.甲醇精馏工艺流程说明

2.1 预精馏系统

来自甲醇合成装置的粗甲醇（40℃、0.5MPaA），首先进入粗甲醇预热器的管程，被壳程的低压蒸汽冷凝液加热到70℃左右，然后进入预精馏塔的上部。

预精馏塔顶部出来的气相，首先进入预精馏塔一级冷凝器的壳程，物料被管程的循环冷却水冷却到67.5℃,冷却下来的液体进入预精馏塔回流槽中；从预精馏塔一级冷凝器出来的气体进入预精馏塔二级冷凝器的壳程，物料被管程的循环冷却水冷却到40℃左右,冷凝下来的液体进入萃取槽中，经工艺水萃取后，甲醇水溶液进入预精馏塔回流槽中，萃取出来的物料去杂醇油罐；二级冷凝器中出来的带有甲醇的不凝气，进排放槽中，用水洗涤其中的甲醇后，不凝气去放空总管。

回流槽中的甲醇溶液，经预精馏塔回流泵送入预精馏塔的顶部作回流液。预精馏塔塔釜的预后甲醇经液位控制后去加压精馏塔进一步精馏。

低压蒸汽和加压精馏塔来的低压蒸汽冷凝液，分别进入预精馏塔的再沸器，对管程的介质进行加热来为预精馏塔精馏提供热量，然后蒸汽冷凝液去加热粗甲醇。为了防止粗甲醇中的酸性物质对管道和设备造成腐蚀，向粗甲醇中加入少量5%左右的NaOH溶液，将粗甲醇的PH值控制在7.5~8左右。

2.2 加压精馏系统

预精馏塔出来的预后甲醇，经加压精馏塔给料泵加压后，进入加压精馏塔进料/釜液换热器的管程，被壳程介质加热到泡点后，进入加压精馏塔的下部，塔顶出来的甲醇蒸汽进入冷凝器/再沸器的壳程，被管程的介质冷凝后进入加压精馏塔回流槽，回流槽中出来的冷凝液甲醇，部分经加压精馏塔回流泵加压后进入加压精馏塔顶作回流液，其余的甲醇液进入加压精馏塔精甲醇冷却器的壳程，被管程的循环冷却水冷却到40℃后，去中间罐区的精甲醇计量罐（或粗甲醇储罐）。出加压精馏塔釜液去常压精馏塔继续精馏。

低压蒸汽进入加压精馏塔再沸器，为加压精馏塔精馏提供热量，被冷凝后的低压蒸汽冷凝液，去继续作加热介质用。

2.3常压精馏系统

加压精馏塔塔釜维持一定液位，甲醇溶液靠自压进入常压精馏塔进料口，从常压精馏塔塔顶出来的甲醇蒸汽温度气体温度为66℃，压力为0.008MPa,经常压塔冷凝器冷凝，冷凝下来的甲醇进入常压塔回流槽，一部分经常压塔回流泵打回流进入精馏塔，其余作为产品进入精甲醇冷却器冷却到40℃送往精甲醇中间槽,另有一部分去预塔回流槽，常压精馏塔中上部和下部设有侧线可采出杂醇。降低塔内高沸点物的富集浓度，杂醇经杂醇冷却器冷却后送杂醇储槽累计一定量后又杂醇油泵抽出卖掉或是去粗甲醇罐区和稀醇水槽。从常压塔釜排出的残液进残液罐由残液泵加压后去综合污水处理。在开车和事故状态下，当采出的精甲醇不合格时，由副线改送到粗甲醇储槽重新精馏。

2.4 回收精馏系统

常压精馏塔底出来的废水，含有2%左右的甲醇，经回收精馏塔进料泵加压后，进入回收精馏塔，塔顶出来的气相，进回收精馏塔冷凝器的壳程，被管程的

循环冷却水冷却到45℃左右，进入回流槽，回流槽出来的液体经回收精馏塔回流泵加压后，部分进回收精馏塔顶部作回流液，其余去中间罐区的杂醇油储罐。

低压蒸汽进入回收精馏塔再沸器的壳程，加热管程介质后为回收精馏塔精馏提供热量。蒸汽冷凝液去回收精馏塔底出来的釜液，含有微量的甲醇和有机物，经废水冷却器中的循环冷却水冷却到60℃左右后,送出界区去污水生化处理装置。

3.甲醇生产的最终工序粗甲醇的双塔精馏和三塔精馏工艺介绍

3.1双塔精馏工艺

双塔精馏工艺是以前最为普遍采用的流程。这一流程主要由预精馏塔和主精馏塔构成。粗甲醇首先进入预塔,它实际上是一个萃取精馏塔,在塔顶和回流槽加入的相当于粗甲醇进料20 %～30 %的水作为萃取剂,将粗甲醇中所含低沸点的非水溶性杂质脱除。脱除轻馏分的预后甲醇进入主精馏塔,在此实现甲醇和水、高沸点杂质的分离。为了保证粗甲醇中高级醇、酮从甲醇中彻底脱除,在主精馏塔的中下部设有侧线,采用管线形式,其主要杂质水从主塔底部排出(必须保证主塔塔底温度大于104 ℃,同时主塔塔底残液的pH 值在7～9) 。脱除杂质后在主塔上部或回流液中得到纯度为99. 9 %的精甲醇。

3.2三塔精馏工艺

三塔流程是由预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔组成的精馏系统。其中,预精馏塔与双塔流程中的预精馏塔流程相同、作用相同。预精馏塔底部脱除轻馏分后密度保持在0. 84 g/ cm3～0. 87 g/ cm3 的预后甲醇液由加压塔给料泵加压到0. 56 MPa～0. 60 MPa ,经加压塔出料换热器和加压塔再沸器冷凝水换热,将温度提高到125 ℃后送入加压精馏塔中下部,加压塔塔底由0. 4 MPa 蒸汽通过加压塔再沸器加热到135 ℃左右,塔顶蒸出的甲醇蒸气进入加压塔冷凝器冷却,甲醇蒸气冷凝潜热作为常压精馏塔的热源,出加压塔冷凝器的甲醇液再次进入加压塔回流槽,一部分由加压塔回流泵加压后送入加压精馏塔作为回流液,其余部分经精甲醇冷却器冷却到40 ℃作为合格产品。将加压精馏塔底部排出的甲醇液送至常压精馏塔中下部,常压精馏塔与双塔精馏工艺中的主塔流程相同、作用相同。所不同的是,常压精馏塔的底部热源由加压精馏塔的塔顶蒸汽冷凝潜热提供。常压精馏塔的再沸器跟加压精馏塔的回流冷凝器是同一台设备。