甲醇精馏工艺流程分析及优化

甲醇精馏工艺流程分析及优化

作者：李志娟

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第04期

摘要：甲醇作为有机化工的基础原料，应用广泛，在世界经济发展中具有重要作用。随着经济发展，对甲醇的产品质量以及生产过程中节能降耗的要求越来越高。研究、开发、改进甲醇精馏的工艺是提高产品质量及降低能耗的主要途径之一。本文主要概述了甲醇精馏工艺的发展，对甲醇精馏流程进行分析与探究，并介绍了甲醇精馏工艺可优化的其他方面因素。

关键词：精馏工艺；五塔精馏；优化

甲醇是最基本的有机化工原料，在世界上产量仅次于乙烯、丙烯和苯，在化工领域具有重要基础性地位。随着经济发展，对甲醇需求不断增加，而对甲醇产品质量及生产过程中的能源利用率要求也随之增高。近年来，甲醇精馏的工艺流程不断发展，从双塔流程逐渐发展成五塔热集成流程。除了工艺流程本身的改进，在实际生产过程中一些其他因素也需要重视，以节约能耗提高企业经济效益。

1 甲醇精馏原理

精馏是多级分离工程，可视为由多次蒸馏发展而来。它是利用气液两相物系中各组分挥发度不同的特性以实现分离的目的。甲醇精馏的过程中粗甲醇被加热气化，气相中主要是沸点相对低的物质，沸点相对高的物质在液相中浓度高，气相经过冷凝，不易冷凝的物质将被分离出来。所以甲醇精馏系统需要能量输入以使甲醇合成产生的粗甲醇不断地气化、冷凝，而在这个过程中，甲醇与其他组分得以分离。从精馏的原理可以看出，系统中需要输入热量使液体气化，同时又需要冷量以冷凝冷却，合理利用能源、配置换热网络是精馏系统节能的主要措施之一。

2 甲醇精馏工艺流程

2.1 甲醇精馏流程介绍

随着经济发展，生产规模的变大，甲醇精馏的工艺流程随之不断改进。双塔精馏是我国比较原始的一种设备[1]。这种工艺只有预精馏塔和主精馏塔。在预精馏塔塔顶精馏出轻组分，甲醇和水等重组分进入主精馏塔，在主精馏塔塔底除去重组分，塔顶产出精甲醇产品。三塔精馏在双塔精馏的基础上将精馏塔替换成加压塔和常压塔。利用加压塔塔顶气相甲醇在高压下的高热值为常压塔塔底再沸器加热。为了使废水排放达标，常压塔侧线采出包括甲醇在内的杂醇。四塔精馏在三塔精馏的基础上增加了回收塔，将常压塔侧线采出的杂醇进一步精馏，回收

其中的甲醇。随着甲醇生产规模不断增大，为了进一步节能降耗，优化热耦合配置，目前有专利商提出五塔精馏工艺。

蓝仁水[2]等在专利中提出一种五塔精馏工艺，整个甲醇精馏系统至少包括脱轻塔、常压精馏塔、低压精馏塔、高压精馏塔和回收塔等五台塔及其配套设备组成。常压精馏塔、低压精馏塔、高压精馏塔三塔之间热集成，低压精馏塔塔顶气相为常压精馏塔提供所需热量，高压精馏塔塔顶气相为低压精馏塔提供所需热量。脱轻塔和回收塔之间热集成操作，回收塔塔顶气相为脱轻塔提供所需热量。

2.2 五塔精馏工艺流程特点

五塔精馏与常规四塔精馏工艺相比，其具有以下优越性：降低操作能耗30%以上，具有显著的实用性及经济效益[2]。工艺流程简单、易于操控。常规四塔甲醇精馏工艺流程中常压精馏塔和回收塔均需同时控制塔顶和塔釜甲醇浓度，特别是常压塔，操作难度较大，不易稳定操作。采用五塔工艺流程，在节能的同时简化了各塔操作控制指标：常压精馏塔、低压精馏塔、高压精馏塔等三台甲醇精馏塔均只需保证塔顶产品指标，上述三塔塔釜几乎不需控制，极大地提高了整个甲醇精馏系统的操作稳定性。此外，为了进一步提高甲醇收率，可设置吸收塔，减小排放不凝气中污染物含量。杂醇集中由回收塔采出，可减少杂醇中甲醇含量，提高甲醇产品收率。

3 甲醇精馏工艺的优化

从甲醇精馏工艺流程上优化换热网络节能降耗是重要的途径之一，此外，对甲醇精馏产生影响的因素较多，包括粗甲醇的组成和流量、进料的环境、操作的回流比等[3]。在实际生产过程中应注意优化这些方面。①在生产过程中，直接影响塔顶传热状况的是精馏塔的回流量[4]。回流比影响产品的质量和蒸汽消耗量。回流比过小产品质量不合格；回流比过大，蒸汽消耗会增加。因而需要根据实际操作状况，选取合适的回流比；②保证粗甲醇的质量，粗甲醇中乙醇和水的含量高会引起精馏装置蒸汽的消耗量；③注重精馏塔的压力和温度控制，由于精馏塔之间的热耦合作用，两塔或者三塔运行过程中相互影响，这就需要根据换热要求优化精馏塔的操作压力，以满足精馏塔之间的能量匹配；④优化测线采出的位置，乙醇及杂醇油等杂质的分离主要通过测线采出来实现[5]。测线采出的位置对甲醇产品质量以及能耗均有影响。除了优化上述因素，高效的填料及塔板也会降低生产过程中的能耗。

4 结束语

甲醇作为重要化工原料，在化工行业一直处于重要地位。随着经济不断发展，对甲醇产品质量及规模都有更高要求。甲醇精馏技术随之不断地改进，从双塔精馏发展到五塔精馏，精馏系统的换热网络耦合度不断增高，能耗大大降低。除工艺流程，生产过程中需要注意回力比的

优化、塔温度和压力的控制等因素。总之，对甲醇精馏工艺流程的改进和操作参数的优化，将是长期需要关注的问题。

参考文献：

[1]钱国强.甲醇精馏工艺的特点及流程分析[J].化工管理，2017（11）：63.

[2]蓝仁水，黄贵明.采用五塔热集成装置进行甲醇精馏的工艺方法：中国，

ZL20091008170.2[P].2012.6.6.

[3]单体锋.优化甲醇精馏工艺的流程分析[J].化工管理， 2016（27）：113.

[4]李梅.分析甲醇精馏工艺及其塔器优化设计[J].中国新技术新产品，2014（17）：48.

[5]叶启亮，朱明明等.节能环保型甲醇精馏装置的流程模拟与优化[J].天然气化工-C1化学与化工，2017，42（2）：76-81.