甲醇精馏的方法

甲醇精馏的方法 Prepared on 22 November 2020

甲醇精馏的典型工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种，分为单塔精馏，双塔精馏，三塔精馏与四塔精馏(即三塔加回收塔)

(1) 单塔流程描述

采用铜系催化剂低压法合成甲醇,由于粗甲醇中不仅还原性杂质的含量大大减少,而且二甲醚的含量几十倍地降低,因此在取消化学净化的同时,可将预精馏及甲醇-水-重组分的分离在一台主精馏塔内同时进行,即单塔流程,就能获得一般工业上所需要的精甲醇。单塔流程更适用于合成甲基燃料的分离,很容易获得燃料级甲醇。

单塔流程(见图为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。

(2) 双塔流程描述

双塔工艺是由脱醚塔,甲醇精馏塔或者主塔组成。主塔在工厂中产量在100万吨/年以下,仅仅能提供简单的过程,所以设备和投资较低。

传统的工艺流程，是最早用于30MPa压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制。主要步骤有：中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分，最终得到精甲醇产品。在传统工艺流程上，取消脱醚塔和高锰酸钾的化学净化，只剩下双塔精馏(预精馏塔和主精馏塔)。其高压法锌铬催化剂合成甲醇和中、低压法铜系催化剂合成甲醇都可适用。

从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性，并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也

可以认为是常压操作，塔顶得到精甲醇产品，塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统（见图）。

(3) 三塔流程描述

三塔工艺是由脱醚塔，加压精馏塔和常压精馏塔组成，形成二效精馏与二甲醇精馏塔甲醇产品的镏出物的混合物。三塔流程（见图）的主要特点是，加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源，形成双效精馏二效精馏，因此热量交换在加压塔顶部和常压塔底部之间进行。这种形式节省大约30%~40%的能源，同时降低了循环冷却水的速度。

从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，在塔顶除去轻组分及不凝气，塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G)，塔顶甲醇蒸气全凝后，部分作为回流经回流泵返回塔顶，其余作为精甲醇产品送产品储槽，塔底含水甲醇则进常压塔。同样，常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流，一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。

(4) 四塔流程描述

四塔流程（见图）包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔，脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔，加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器，利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差，为常压塔塔底提供热源，同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐，一部分作为加压塔回流，一部分作为精甲醇产品出装置，加压塔塔底的甲醇、高沸组分、水等进入常压塔，常压塔顶馏出精甲醇产品，在进料板下方设置侧线抽出，抽出物主要为甲醇、水和高沸点组分，进入甲回收塔再回收甲醇，塔底废水进入生化系统处理，回收塔设有侧线抽出，主要抽出物为高沸点醇类，以保证回收塔塔顶精甲醇质量和塔底废水中总醇含量要求，塔底废水送生化处理。

工艺流程的选择

采用四塔工艺流程，预塔的主要目的是除去粗甲醇中溶解的气体(如CO2、CO、H2 等)及低沸点组分(如二甲醚、甲酸甲酯)，加压塔及常压塔的目的是除去水及高沸点杂质( 如异丁基油)，同时获得高纯度的优质甲醇产品。另外，为减少废水排放，增设甲醇回收塔，进一步回收甲醇，减少废水中的甲醇含量。其主要特点如下，

(1)利用加压塔塔顶蒸汽冷凝热作常压塔塔底再沸器热源，从而减少蒸汽消耗和冷却水消耗,形成双效精馏，总的能耗比二塔流程降低10% ―20%。

(2)预塔加萃取水，有效的脱除粗甲醇中溶解的气体CO2、CO、H2、和丙酮、烷烃等轻馏分杂质，使甲醇充分溶解在甲醇水溶液中，从而减少甲醇在预塔塔顶的损失。

(3)由于预塔塔底的温度远低于加压塔的进料口处的温度，加压塔进料属于冷进料，而加压塔釜液温度又高于常压塔进料口处的温度，常压塔进料属于过热进料状态。无论是冷进料还是热进料对精馏塔分离都是不利的，需损失一定高度的的填料用于换热。设计的一台加压塔进料/釜液换热器，尽量降低进料和进料口处的温差，从而提高了加压塔和常压塔的分离效率。

(4)在常压精馏塔提馏段杂醇油浓缩区设采出口，及时地将难分离的低沸点共沸物-杂醇油采出，从而有效地降低了常压塔的分离难度，减小了操作回流比，达到了节能、提高收率的目的另外杂醇油采出后，能有效降低常压塔塔底废水中甲醇的含量。

(5)增设的甲醇回收塔，操作弹性大，操作灵活，可回收甲醇，减少废水中的甲醇含量。不仅甲醇回收率增加，而且可以在粗甲醇杂质含量较高时从回收塔取出的甲醇用作燃料，避免杂质在系统累积而影响产品甲醇质量。

综上所述，本课题研究采用四塔工艺流程，即包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔