影响精甲醇产品质量的因素及措施

影响精甲醇产品质量的因素及措施
魏素敏,鲁军
(河南煤业化工集团中原大化公司,河南濮阳457004)
摘要:介绍了中原大化公司50万t甲醇项目甲醇精馏系统的工艺流程及技术特点,分析了系统运行中影响精甲醇产品质量的因素及采取的措施。

通过优化操作及改造措施后,精甲醇产品质量稳定。

关键词:三塔精馏;甲醇;优化;措施
中图分类号:TQ223.121文献标识码:B文章编号:1003-3467(2009)04-0035-03
河南煤业化工集团中原大化公司的50万t/a 甲醇装置是利用壳牌干粉煤加压气化技术、宽温耐硫变换工艺、德国鲁奇低温甲醇洗脱硫、脱碳工艺、丹麦托普索低压甲醇合成技术、三塔精馏制取精甲醇的大型生产装置。

在甲醇生产过程中,粗甲醇质量的优劣、对粗甲醇的预处理及精馏系统的控制都对精甲醇质量产生较大的影响。

以下对影响精甲醇质量的各种因素进行分析。

1甲醇精馏系统简介
精馏是将沸点不同的组分所组成的混合液经过多次气化和冷凝,使其分离成纯态组分的过程。

甲醇精馏的目的是为了除去粗甲醇中的水分和有机杂质,制得高纯度的精甲醇。

本装置的甲醇精馏采用了新节能型三塔工艺流程,它缩短了大型甲醇精馏装置的工艺流程,确保产品质量达到国际通用的美国联邦AA级标准,提高了精馏系统的分离效率、产品收率及生产能力,并降低能耗和生产成本,能够完成以前四塔才能实现的分离任务。

甲醇精馏系统工艺流程见下页图1。

粗甲醇经蒸汽冷凝液换热后,进入预精馏塔中部,塔顶气在塔顶一级冷凝器中部分冷凝,温度控制在70e,未冷
的废油。

3.3洗气部分
通过声音及液位的波动判断,观察洗气罐的运转是否良好。

观察该部的各设备的压力表,并做分析、比较,以此判断气体流通情况是否正常。

洗气罐中的浓硫酸含量降到80%以下时需更换。

固碱罐至少要3个月检查一次,并决定是否用水清洗或更换固碱,并根据情况补充固体烧碱。

3.4压缩冷凝部分
开压缩机,出口压力调节到0.7~0.8M Pa。

第一次开车时,人工间断开启数次计量贮罐上的安全阀或排空阀,以使空气等不凝气体排出。

定期排放除油分离器内的废油,以及排放分离器内的废油和残余水分。

3.5灌装瓶包装部分
将经过检查的完好钢瓶放到磅秤上,用软管连接计量贮罐的出料管,然后过磅记录。

打开通路阀门,将氯甲烷灌入钢瓶内,随着钢瓶内的压力逐渐增高,最后与贮罐压力平衡时,氯甲烷就不能再灌入,这时,可关闭贮罐的出料阀,打开通往气柜的道路阀使氯甲烷蒸汽排出,钢瓶内压力降低,可继续灌装,反复几次,灌装后期,要密切注视磅秤,装够规定重量即可,切不可多装,超重5%者要倒瓶,否则不得出厂。

4结束语
本亚磷酸二甲酯尾气中氯甲烷的回收工艺流程简单,产品回收率达到90%以上,氯甲烷纯度(质量分数)\99.0%,可直接满足合成有机硅等高端产品的质量需求;同时,生产设备要求较为普通,操作方便,所需操作人员较少。

近年来,氯甲烷市场连续走俏,价格稳中有升,企业在回收亚磷酸二甲酯尾气中氯甲烷、实施清洁生产、增加社会效益的同时,每年回收的氯甲烷创利润350万元以上,也为企业带来了巨大的经济效益。

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第4期魏素敏等:影响精甲醇产品质量的因素及措施
图1 甲醇精馏系统工艺流程
凝的气体进入二级冷凝器中冷凝时,温度控制在40e ,不凝气体进入洗涤塔,洗涤液送回收塔或冷
凝液回收槽。

为提高预精馏塔的脱轻效果,确保精甲醇羰基化合物和水溶性合格,产品无异味,向解吸塔中加入脱盐水,进行萃取脱除高级烷烃。

水相进回流槽,随回流液送入预精馏塔塔顶。

预精馏塔塔釜液与加压塔釜液换热,接近泡点状态后,进入加压塔下部,塔顶气作为常压塔再沸器的热源,冷凝液一部分作为精甲醇产品采出,另一部分回流到塔顶。

加压塔釜液经预精馏塔釜液冷却后,进入常压塔中部,塔顶采出精甲醇产品,另一部回流到塔顶。

回收塔主要处理常压塔釜液,塔顶得到杂醇油,塔釜为达标的排放废水。

2 甲醇精馏的工艺技术特点
在解吸中加入适量的脱盐水,能有效脱除轻馏分杂质,确保产品中羰基(丙酮、甲乙酮等)含量小于10m g /L 。

使高锰酸钾盐滴定时间大于50m i n ,确保产品的水溶性合格。

加压塔进料/釜底液换热器的设置,降低了加压塔进料与进料口处的温差,使加压塔的进料接近泡点状态,合理的利用了热量,提高了加压塔和常压塔的分离效率。

工艺流程上不设侧线采出,有利于新建装置的长期稳定运行操作、控制,且不影响装置综合性能。

装置产品精甲醇收率达到99.7%,同时有效地节省蒸汽0.15t/t 精甲醇,经济效益显著。

3 影响精甲醇产品质量的因素及措施
3.1 常压塔塔顶槽式分布器孔径与负荷不匹配
自2008年5月下旬煤化工项目投产以来,甲醇
精馏装置进行试生产。

系统负荷在设计值的50%左右,开车初期引低压蒸汽进行暖管,系统升温、升压,经过大约4~5h 的时间,加压塔、常压塔的塔顶、塔釜温差、压差均与系统负荷相匹配,加压塔塔顶甲醇产品水含量在短时间内达到合格指标(小于0.1%),常压塔塔顶甲醇产品中的水含量相对较高,2008年6月5~10日运行数据见表1。

表1 加压塔与常压塔塔顶甲醇产品水含量 %项 目5日5:308日10:008日20:0010日10:0010日22:00
加压塔0.030.040.070.0130.05常压塔
1.83
1.86
5.39
4.95
3.27
2008年6月15日利用装置停车时间,对常压
塔进行排液、置换、内件检查。

塔内各层填料支撑、规整填料、槽式分布器均正常,无倾斜现象。

经过对槽式分布器上的分布孔进行测量,发现最上层分布器的分布孔径(2.67mm )比设计值(2.43mm )要稍大。

分析原因为在系统负荷未达到设计值时,常压塔塔顶回流液分布不均造成甲醇产品水含量超标。

3.2 常压塔塔顶冷凝冷却器内漏
2008年7月3日甲醇装置前系统运行正常后,0:10甲醇精馏单元建立循环。

为保证常压塔塔内压力,防止泵启动时气化情况发生,事先对该塔充少量氮气,塔内压力从-30kPa 升至46kPa ,投再沸器加热蒸汽,系统升温。

在系统升温过程中,1h 后常压塔塔中部温度从52e 升到109e ,塔底温度从53e 升到114e ;塔顶温度仅上升了4.5e 。

于此同时,加压塔塔顶压力从0.01MPa 升到0.65MPa 。

系统升温过程中,常压塔顶部温度上升较慢,且压力上升较快。

塔顶回流槽液位上升较慢,怀疑有部分甲醇液体累积在常压塔塔顶部到冷凝冷却器气相管线的/U 0形管中。

随即减加压塔塔底再沸器蒸
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H ENAN C HE M I CA L I NDUSTRY
2009年 第26卷
汽,塔顶压力从0.65M Pa降至0.05M Pa。

开常压塔顶部气相管线低点导淋进行排液时,管线内气体流动加快,形成气击现象。

该管线震动较大,管线附塔支架、管道支架发生变形。

在随后系统运行中,常压塔塔顶甲醇产品中的水含量一直超标,且常压塔顶部甲醇中的水含量与塔顶冷凝冷却器出口甲醇中的水含量明显不一致,说明常压塔塔顶冷凝冷却器内漏。

在塔顶冷凝冷却器出口甲醇分析数据中发现有钙、镁离子存在,分析数据见表2。

表2常压塔塔顶与塔顶冷凝冷却器出口甲醇产品分析
项目7月6日
9:00
7月7日
18:00
7月10日
9:00
常压塔塔顶甲醇
产品水含量/%
4.21
5.230.2
冷凝冷却器出口
甲醇水含量/%10.7512.460.89
钙离子含量/m g#L-13.00
镁离子含量/m g#L-12.50.4
2008年7月11日,甲醇精馏系统停车,常压塔塔顶冷凝冷却器置换、交出,进行氨着色查漏。

该换热器为列管式,结果发现两端管板多处渗漏,进行补焊。

共有40根换热管发生不同程度的泄漏(该换热器共有换热管4218根),对内漏的管子进行堵漏处理。

3.3常压塔塔内压力波动
常压塔塔顶不凝气经过一DN200的两位阀到放空水槽,后放到高度相对安全的大气中。

在塔内压力较高或上涨较快时,打开此阀。

由于该阀的口径较大,在阀门开关的过程中容易引起塔内压力大幅度的变化,影响了塔顶回流量的变化,对塔顶冷凝器壳侧管板有不同程度的冲击,同时塔顶、塔釜温差也发生相应的改变,从而使塔顶甲醇产品中的水含量出现不同程度的波动,产品质量得不到保证。

2008年7月13日,对常压塔塔顶不凝气放空阀增加一DN25的调节阀旁路,在以后的正常操作中,可以用该旁路来微调常压塔塔内压力,既保证了常压塔塔顶甲醇产品的纯度,又减少了因塔内压力波动造成的气相对塔顶冷凝冷却器壳侧管板的冲击。

3.4粗甲醇中存在杂醇
来自甲醇合成系统的粗甲醇,杂醇含量的多少与合成回路中气体组分及含量有直接的关系。

甲醇合成回路采用丹麦托普索工艺技术,新鲜合成气中模块系数(H2-CO2)/(CO+C O2)控制在2.0左右,同时CO2含量应保持在1%~2%之间,这样回路中甲醇的单程转化率最高,且粗甲醇中杂质含量相对较少。

另外合成塔的反应温度也是影响粗甲醇中杂醇含量的重要因素,反应温度过低,合成气在合成塔催化剂层上会形成结蜡,有机副产物增加,增加了后续甲醇精馏单元的负担,同时也影响了甲醇产品的质量。

为保证甲醇精馏单元精甲醇产品质量,首先控制粗甲醇中杂醇的含量,严格控制合成回路中气体的组分及配比、含量,维持合成塔的反应温度尽量不低于设计值。

3.5其他因素
预精馏塔主要通过加脱盐水萃取精馏脱除轻馏分,萃取水量过多会增加预精馏塔的负荷,同时增加系统蒸汽消耗。

预精馏塔塔顶温度控制过低,轻馏分重新被冷凝下来送到回流液,带入加压塔中,最终导致成品精甲醇中的水溶性不合格。

根据操作情况控制预精馏塔出气温度在45~60e之间,这样对轻馏分的脱除较为有利。

在加压塔、常压塔的操作中,应严格控制塔内各操作条件,尤其是塔内进料上方灵敏点的温度,这样可以避免重组分上移。

在实际操作中,主要是因为塔顶回流比偏小、系统热量变化而影响塔内温度平衡、压力平衡。

此时应适当加大回流比,控制好精馏段灵敏点的温度。

若加压塔、常压塔内件损坏,分离效率降低也会使精甲醇产品水分上升,此时也可以通过加大塔顶回流比来补救。

4总结
2008年5月至今,系统运行相对比较稳定,一是吨精甲醇耗蒸汽较少,节约了单位甲醇的能耗,同时也降低了循环水的消耗;二是可以在较短的时间内使该系统达到稳定操作状态,且产品质量得到了保证;三是由于整个系统采用了醇/水专用填料,分离效率高,经济效益显著。

收稿日期:2009-03-21
作者简介:魏素敏(1971-),女,工程师,从事化工生产管理工作,电话:(0393)8958570。

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第4期魏素敏等:影响精甲醇产品质量的因素及措施。