甲醇精馏技术应用和节能减排

甲醇精馏技术应用和节能减排

作者：陈向平

来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第12期

摘要：目前甲醇市场不容乐观，我们将进一步挖掘系统潜力，降低消耗，发挥先进技术及大型工艺装置的优势，实现企业效益的最大化。本文基于甲醇精馏技术应用和节能减排展开论述。

关键词：甲醇精馏技术;应用;节能减排

0 引言

甲醇蒸馏在分离目标混合液中添加水，持续加热混合液等混合液温度升高，会在不同温度下释放，因此轻量成分上升，重组减少，分离和多气化冷凝达到完全分离的目的，最终得到精密的甲醇。

1 精馏的工艺原理及节能技术的研究进展

甲醇作为重要的基本化工原料，在世界经济中起着十分重要的作用。甲醇精馏的任务是脱除粗甲醇中的二甲醚等轻组分及水、乙醇等杂质，生产符合要求的精甲醇，作为中间产品或最终产品。甲醇精馏不仅是保证甲醇产品质量的重要操作单元，而且精馏过程的能耗也是影响甲醇生产成本的重要因素，因此选择适合企业生产规模的精馏技术，是节能降耗、节水减排、提高企业经济效益和市场竞争力的重要措施。传统是选择三塔精馏来获得甲醇产品，但是这项技术耗能巨大，不符合时代的潮流。用热泵精馏工艺直接压缩精馏塔顶精甲醇气体，提高塔顶精甲醇气体的压力和冷凝温度，作为精馏塔塔釜再沸器或中间再沸器的热源，充分利用了精甲醇气体的冷凝潜热，同时减小了塔釜热公用工程和塔顶冷公用工程消耗。热泵精馏只需消耗少量最低级别的水蒸气（如0.3MPa），同时节省大量更高等级水蒸气（如1.0MPa）。精馏是利用液体混合物中各组分间的挥发度不同，在精馏塔中将其同时多次地进行部分汽化和部分冷凝，使其分离成几乎为纯态组分的过程。塔底再沸器提供一定量的上升蒸汽流，塔顶冷凝器提供了塔顶产品并保证有适宜的液相回流，上升汽相与下降液相相互接触，发生传热与传质，保证了多次的部分汽化与部分冷凝，而且使精馏能连续稳定地进行。精馏过程需要消耗大量的能量，而精馏过程的优化设计和控制是节能的基本途径，选择经济合理的回流比是精馏过程节能的首要因素;回收再利用精馏装置的余热，也是精馏过程节能的有效途径;优化操作，减小操作裕度，在最佳工况下工作可确保过程能耗降到最低。

2 甲醇精馏技术方案选择的依据

2.1 产品质量

甲醇蒸馏的目的是获得高纯度的纯化甲醇，因此在选择技术方案时首先要考虑的因素是产品质量，在目前的技术条件下，双塔工艺过程中使用甲醇的杂质更多，其中最高的成分是乙醇和水。尤其是甲醇和乙醇因而降低乙醇的分析效果，而在3塔以上的工艺中生产的精密甲醇乙醇含量明显低，可以符合使用标准。

2.2 能源消耗

据说蒸馏过程的能量消耗高，热利用率低，没有充分利用双塔热量的三塔以上过程合理利用废热量，工作压力0.56～0.60MPa由上层气象携带热量，通过传热可节省30%至40%的能量，能耗非常低。

2.3 热泵精馏的原理及工艺流程

甲醇热泵精馏的原理相对简单。精馏塔顶的气态甲醇被压缩机压缩，提高了气态甲醇的压力值并降低了沸点。压缩甲醇蒸汽和气态甲醇变为液态甲醇释放出的热量将作为中间或精馏塔塔釜再沸器的供热能源，降低了精馏塔塔顶冷工程和精馏塔塔釜热工程的能耗。分割式热泵精馏设备主要包括：预塔、主精馏塔、预塔冷凝器、预塔再沸器、气体压缩机、上塔再沸器、下塔再沸器、预热器以及冷凝器。主精馏塔可以分为上、下两个精馏塔。其中，上精馏塔与常规的热泵精馏塔相似，仅多出一个进料口。下精馏塔的功能则更接近于常规热泵精馏的提纯阶段，上精馏塔的塔釜液作为下精馏塔的进料，而下精馏塔的蒸汽会进入上精馏塔的塔釜。通过控制下塔的进料浓度，即分割点浓度，降低上精馏塔的温差范围，进而减小压缩机的压缩比，减少设备运转的投入费用。

3 双塔精馏工艺

甲醇是重要的基础产品，广泛用于有机合成、燃料、医药和国防等工业。煤化工作为我国化工工业的重要行业之一，具有突出优势，而甲醇生产在煤化工产业中具有特别的作用和意义。与合成氨联建的联醇工艺是我国以煤为原料生产甲醇的主要工艺，甲醇生产中双塔精馏是目前广泛采用的一种工艺，它是决定甲醇产品质量的重要工序，其能耗是影响甲醇生产成本的关键因素之一。通过对某化工厂现有双塔精馏工艺数据进行采集分析，采用化工过程模拟软件Aspenplus进行模拟分析，优化工艺过程和参数，有效降低生产过程能耗，提高甲醇产品质量和收率。

甲醇的精馏分2个阶段：先在预精馏塔中脱除轻馏分，主要是少量气体，甲烷等。为了提高甲醇的回收率，在预精馏塔塔顶加入适量的水作为萃取剂。从预精馏塔底部出来的组分进入主精馏塔，进一步把高沸点的重馏分杂质脱除，主要是水、乙醇、丙醇等。从塔顶采出的产品经塔顶冷凝器冷却，就可得到纯度在99.9%以上的符合国家一级指标的精甲醇产品。该工艺具有流程简单，运行稳定，操作方便，一次投资少的特点。该工艺适合于原料粗甲醇中轻组分少、还原性杂质量较低的粗甲醇加工。

4 结束语

近年来，随着甲醇及其衍生物的生產和作为替代型能源的推广应用，甲醇需求量不断增大，因此对提高甲醇产品质量和降低生产成本显得尤为重要。甲醇精馏直接关系到精甲醇的质量和生产能耗，从而影响生产成本。

参考文献：

[1]余思凡.精馏节能技术在化工生产上的应用[J].中山大学研究生学刊（自然科学.医学版），2017（01）：27-40.

[2]刘坤，党鹏国.甲醇精馏过程节能降耗的研究[J].化工管理，2016（17）：262.