甲醇三塔精馏技术的应用与节能减排

第27卷　第3期2009年5月 石化技术与应用Petr oche m ical Technol ogy &App licati on

　Vol 127　No 13

May 2009

工业技术(263～265)

甲醇三塔精馏技术的应用与节能减排

于咏梅

(江苏恒盛化肥有限公司,江苏徐州221400)

摘要:采用甲醇三塔精馏技术,将专用不锈钢丝网波纹填料应用于甲醇精馏流程,所得精制甲醇质量满足G B 338—1992的要求。采用蒸发式冷凝器后,与淋洒式或套管式冷却器及单独设置循环冷却塔相比,节约投资40%～60%,运行费用可降低40%～50%。以10万t/a 的甲醇装置为基准,与传统两塔精馏技术相比,采用三塔精馏技术的能耗降低。

关键词:甲醇;三塔精馏;冷凝器;能耗

中图分类号:T Q 223.12+1 文献标识码:B 文章编号:1009-0045(2009)03-0263-03

甲醇经羰基化、烷基化、脱氢等反应可得到许多有机化工产品。在农药、染料、燃料以及三大合成材料的生产过程中,均要以甲醇为原料或溶剂。甲醇精馏装置是甲醇生产的重要后处理工序,其能耗占甲醇生产总能耗的20%左右。应用先进技术和高效的精馏装置,对提高装置的经济性,降低甲醇成本和节能降耗有着重要的作用。目前,江苏恒盛化肥有限公司所采用的甲醇

三塔精馏技术具有消耗低、易操作、产品质量好、环保效益高等特点。本文就其技术与节能减排进行了分析与总结。

1　工艺流程简述

三塔精馏操作流程如图1所示。装置采用预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔。在预精馏塔中,除去溶解性气体及低沸点杂质,

在加压精馏塔

1—粗甲醇泵;2—粗甲醇预热器;3—不凝气分离器;4—预精馏塔回流槽;5—预精馏塔回流冷凝器;6—二合一冷凝器;7—预精馏塔回流泵;8—加压塔进料泵;9—预精馏塔再沸器;10—甲醇换热器;11—加压塔再沸器;12—加压塔回流槽;

13—加压塔冷凝器;14—加压塔回流槽;15—常压塔冷凝器;16—常压塔回流槽;17—常压塔再沸器;

18—常压塔回流泵;19—甲醇冷凝器;20—残液槽;21—杂醇油泵;22—杂醇油罐

图1　三塔精馏工艺流程

和常压精馏塔中除去水及高沸点杂质,得到符合G B 338—1992的精制甲醇。由于装置利用加压精馏塔塔顶采出的气体加热常压精馏塔,因此三塔精馏工艺与传统的两塔精馏工艺相比,前者加

3收稿日期:2008-11-10;修回日期:2009-02-03

作者简介:于咏梅(1966—),女,江苏新沂人,大专,工程师。已发表论文6篇。

热蒸汽用量与塔顶冷却水用量减少,达到了节能的目的。三塔精馏操作条件见表1。

表1　三塔精馏操作条件

项目预精馏塔加压精馏塔常压精馏塔

进料甲醇质量分数/%85～92

出料甲醇质量分数/%99.999.9

操作压力/MPa0.0300.5700.008～0.010

操作温度/℃

　塔顶≤65121～12265

　塔底75～85126

回流比0.5～1.0 1.5～2.5 1.5～2.5

2　三塔精馏技术应用

在传统的两塔精馏装置中,大部分精馏塔采用以浮阀为主的板式结构,尽管又出现了导向浮阀、斜孔筛板等新型板式塔,但由于板式塔开孔率低,介质传质、传热效率差,加之塔身高达五十余米,结构复杂,安装和检修困难,控制点多,操作难度大,产品质量不稳定;且在实际生产中,精馏塔内持液量和阻力大、能耗高,增加了产品的生产成本,削弱了产品的竞争优势,总体效果不理想。

在三塔精馏装置中,选用高效填料、新型气液分布器塔内件和蒸发式冷凝器等设备,减少了甲醇在精馏中的损耗,提高了热利用率。

2.1　高效波纹规整填料

新型高效填料为甲醇精馏专用不锈钢丝网波纹规整填料,型号为CY,由江苏通州市华鑫化工传质设备科技有限公司生产。适用于多种精密分离、精细分离、高纯分离等工艺过程。该填料经加工处理后,技术参数为:比表面积700m2/m3,孔隙率87%～90%,水力直径5mm,压降2.5MPa。

高效填料经过特殊溶剂处理后,其表面对于液相的润湿性好,容易使液体均匀分布。在设计时,网片上的流道与轴线有一定倾角,相邻网片上的流道倾角方向相反,而上下两层填料紧密贴合,并相互交错垂直安装,促使液体经过每一层后重新分布而趋于均匀,从而强化了液体的均布能力,具有优良的传质、传热效果。

2.2　蒸发式冷凝器

三塔精馏装置中的冷却器均为蒸发式冷凝器。该冷凝器是将淋洒式排管冷却器与循环冷却塔有机结合,集二者优点于一体,将水蒸气的冷凝和水冷却过程合二为一,省略了传统的冷却水在冷却塔与水冷器之间的传递过程,加之循环水量仅为水冷式冷却器的5%～15%,有效地节约了冷却水,换热效果明显提高;水泵功率小,电耗低,大大降低了动力设备的功耗。

3　运行效果

3.1　蒸汽消耗低

三塔精馏系统充分回收利用自身的热量: (1)采用加压精馏塔塔顶甲醇蒸气来加热常压精馏塔塔釜液相;(2)精甲醇预热器采用加压精馏塔采出的精甲醇预热粗甲醇,因此蒸汽消耗量低,随之冷却水用量减少。据测算,蒸汽消耗为0.95～1.20t/t(以每吨精甲醇计,下同),与传统的两塔精馏装置相比,消耗要降低0.3～0.4t/t。

3.2　操作弹性大

精馏塔内选用高效填料,具有较大的比表面积,增加了气液两相的接触面,使塔的有效传质、传热面积增大,系统阻力减小,塔高相对降低,从而有效地提高了气流速度。在实际生产中,日产量可超过设计能力的40%左右,操作弹性大。3.3　系统运行稳定

在生产过程中,采用以下操作方式,可以使系统平稳运行,有效地避免了事故的发生:(1)适当控制预精馏塔的萃取水量,依据粗甲醇密度来调节萃取水的加入量;(2)严格控制精甲醇采出量及回流比;(3)各再沸器的热能供应调节要有提前量,防止由于调节不及时或调节幅度欠佳,引起温度波动;(4)严格控制杂醇废液的采出量,因其直接关系到精甲醇产品的产量;(5)在生产过程中,应根据塔顶温度、压力的对应关系判断常压精馏塔塔顶不凝气的积累情况,以免影响操作。

3.4　产品质量好

通过化学分析,制得精甲醇的色度、密度、水分、酸度、羰基化合物含量等均能满足G B338—1992的要求,产品质量较好(见表2)。

表2　精甲醇产品质量与GB338—1992对比

项目G B338—1992产品质量

色度(铂-钴),Hazen单位≤5≤5

密度(20℃)/(g・c m-3)0.791～0.7920.792

高锰酸钾试验/m in50≥65

含水质量分数/%≤0.01≤0.027

酸度(以HCOOH计)/%≤0.0015≤0.0011

碱度(以NH

3

计)/%≤0.0002

羰基化合物质量分数(以CH

2

O计)/%≤0.002未检出

蒸发残渣质量分数/%≤0.001

・

4

6

2

・石　化　技　术　与　应　用 第27卷