三塔精餾技術(shù)在甲醇生產(chǎn)中的應用

王巖軍，趙新躍，常仲欽

濮陽龍宇化工有限責任公司，河南 濮陽 457000

1 概述

濮陽龍宇化工有限責任公司（原濮陽市甲醇廠），年產(chǎn)20萬t甲醇裝置精餾工序采用三塔精餾技術(shù)，在生產(chǎn)運行中表現(xiàn)出操作調(diào)整快捷、物料消耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好、系統(tǒng)運行穩(wěn)、環(huán)保效益良好等優(yōu)點，現(xiàn)就其先進技術(shù)應用及節(jié)能降耗予以分析總結(jié)。

2 工藝流程

2.1 工藝原理

所謂精餾，是指運用多次部分汽化和部分冷凝的方法將沸點不同的混合物分開的物理加工手段。本裝置采用三塔精餾，分別為預精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔。在預塔頂除掉二甲醚等組份及粗醇中的CO2等不凝性氣體；在加壓塔和常壓塔中除去水及高沸點雜質(zhì)，塔頂?shù)玫骄状?，在塔中下部抽出雜醇油。

2.2 工藝流程簡述

粗甲醇來自甲醇合成工段閃蒸槽或粗甲醇泵，加堿后送至粗甲醇預熱器（C0401）管程，被低壓蒸汽加熱至62℃～65℃。進預精餾塔（預精餾塔為填料塔）?？刂扑诇囟?5℃～88℃（塔底由熱虹吸式再沸器循環(huán)加熱），熱源為0.45MPa蒸汽，塔底液位為50%,塔頂溫度為73℃，塔頂壓力為0.145MPa，塔頂氣經(jīng)過預塔冷凝器（C0403）冷卻，進入預塔回流槽（F0401），其中不凝氣CO2等及二甲醚等輕組分從（C0403、F0401）排出進入膨脹器冷卻器，部分甲醇回流到（F0401），其余高點放空。預塔回流槽中的冷凝液由回流泵（J0401a，b）抽出送至塔頂打全回流，由回流量控制回流槽液位。

脫去輕組分后，溫度約為83℃的粗甲醇自預塔底經(jīng)加壓塔進料泵（J0402a、b）抽出，直接進入加壓塔（E0402）第6塊塔板?？刂扑诇囟葹?30℃左右，壓力為0.724 MPa，塔底由加壓塔再沸器（C0405A/B）加熱，熱源為0.45MPa低壓蒸汽。塔底液位為50%。主塔頂壓力為0.674MPa，溫度為121℃，塔頂甲醇蒸汽進入冷凝器（C0406a，b）殼程（也是常壓塔再沸器），冷凝液入加壓塔回流槽（F0402），少量不凝氣從回流槽頂部排出高點放空。冷凝器的甲醇一部分經(jīng)加壓塔精甲醇冷卻器冷卻后采出，去精甲醇計量槽。大部分進入加壓塔回流冷卻器冷卻后由加壓塔回流泵（J0403a、b）抽出打回流，由回流量及采出量控制回流槽液位，加壓塔回流槽液位為40%。

加壓塔塔底液有一部分送至常壓塔（E0403）,直接進入常壓塔第26塊塔板（22、30、34層塔板各有一個備用進料口）。常壓塔塔底溫度控制在111℃，塔底由再沸器（C0406a，b）加熱，熱源為加壓塔頂出來的甲醇蒸汽。塔底液位控制在50%，壓力為0.153 MPa。從常壓塔的甲醇蒸汽進入常壓塔冷卻器（C0410），甲醇在此冷凝下來并被冷卻到約50℃進入常壓塔回流槽.由常壓塔回流泵（J0404a，b、c）加壓，先經(jīng)常壓塔產(chǎn)品冷卻器（C0408a、b）,將甲醇冷卻至40℃，然后將其中的部分甲醇回流至常壓塔（E0403）,另一部分作為產(chǎn)品采出進入成品庫精甲醇計量槽。常壓塔回流槽液位控制在40%，液位高低由回流量及精甲醇產(chǎn)品采出量控制。為保證塔頂甲醇質(zhì)量，在常壓塔下部第11、13、15、17、19塊塔板上分別設(shè)有雜醇油采出口，操作時結(jié)合生產(chǎn)情況，將雜醇采出送入雜醇油儲罐，根據(jù)分析情況再回收利用。塔底控制110℃排出殘液至污水處理。

3 精餾塔選用高效新型填料、新型氣液分布器內(nèi)件

本精餾裝置，選用高效填料、新型氣液分布器內(nèi)件等設(shè)備，減少甲醇在精餾中的損耗，提高熱利用率，先進、高效、節(jié)能、環(huán)保。

3.1 高效波紋規(guī)整填料介紹

精餾塔內(nèi)選用的高效新型填料為甲醇精餾專用不銹鋼絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料，經(jīng)特殊工藝處理和加工。特點：1）壓降小、氣液相通量大。該不銹鋼絲網(wǎng)填料空隙率大，壓降小，通量大，而且進行了特殊的加強處理，有足夠的強度。在安裝時，不易使填料表面變形而使流道變化，紿終可保持流道規(guī)則，持液量小，阻力小，安裝檢修方便；2）傳熱、傳質(zhì)效率高，液相分布均勻，該不銹鋼絲網(wǎng)填料，單位體積具有較大比表面積，增加了氣液兩相的接觸傳熱、傳質(zhì)基礎(chǔ)，傳質(zhì)傳熱效率高。因其理論塔板數(shù)遠高于相同高度的板式塔，使塔的有效傳質(zhì)、傳熱面積增大，塔高可相對降彽1/3左右。由于這種填料的表面安排合理，避免填料表面出現(xiàn)干區(qū)，同時有利于氣液兩相在填料層中的均勻流動并能促進氣、液兩相的表面更新，從而使填料表面真正用于傳質(zhì)的有效面積增大，總體平均的傳質(zhì)系數(shù)和推動力增高；3）該不銹鋼填料經(jīng)過特殊溶劑處理，其表面對于液相的潤濕性好，容易使液體分布均勻；在設(shè)計時絲網(wǎng)網(wǎng)片上的流道與軸線有一定傾角，相鄰兩網(wǎng)片上的流道傾角方向相反，而上下兩層填料緊密貼合，并相互交錯垂直安裝，促使液體經(jīng)過每一層后重新分布而趨于均勻，強化了液體的均布能力，具有優(yōu)良傳質(zhì)、傳熱能力。

3.2 新型氣液分布器技術(shù)應用

液體分布器是填料塔內(nèi)最重要的構(gòu)件，結(jié)合甲醇精餾生產(chǎn)特點，我公司對三精餾塔選用配套的新型氣液分布器，結(jié)構(gòu)合理，初始分布均勻，可達到最佳的分布效果。塔內(nèi)進行較為合理的填料分段及液體收集再分布裝置，避免了因填料超過一定高度，塔中普遍存在的液相壁流，容易引起填料段內(nèi)氣液不均勻分布，從而造成精餾效率大幅度下降的現(xiàn)象。

4 運行效果分析

在采用先進工藝技術(shù)的同時，我們還對加壓塔、常壓塔回流量，常壓塔第51塊塔板溫度，預前粗甲醇醇含量及PH值，雜醇油采出量控制等工藝指標作了硬性規(guī)定。通過上述措施，進一步提高了甲醇的收率，大幅降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品優(yōu)級品率達到了100%，裝置節(jié)能降耗效果明顯，增強了產(chǎn)品的市場竟爭力。

4.1 蒸汽消耗低

本裝置充分利用自身熱量的回收利用，壓力塔塔頂氣冷卻器既是冷卻壓力塔塔頂氣體的設(shè)備，同時又是常壓塔的再沸器；因此蒸汽消耗低，冷卻水用量顯著減少。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，每噸精甲醇蒸汽消耗約為1.2t～0.95t，與板式塔工藝全部依靠外來低壓蒸汽提供熱能相比，噸甲醇消耗要低0.3t～0.4 t。

4.2 操作彈性大

精餾塔新型填料具有較大的比表面積，塔的有效傳質(zhì)、傳熱面積增大，空隙率大，系統(tǒng)阻力小，相對降低塔高等優(yōu)點，有效提高氣流速度，在實際生產(chǎn)中操作彈性大。

4.3 系統(tǒng)運行平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定

在日常生產(chǎn)過程中，我們有針對性地對部分工藝指標作出了規(guī)定，如兩塔的回流量，常壓塔第51塊塔板溫度、預前粗醇醇含量及PH值，雜醇油采出量控制等，通過加強對主要工藝指標的考核力度，保證了整個精餾工序的穩(wěn)定運行，產(chǎn)品優(yōu)級品率≥98%，一級品率先100%，過硬的產(chǎn)品質(zhì)量為我公司產(chǎn)品樹立了品牌，從而較好地提高了經(jīng)濟效益。

[1]陰秀麗，常杰，等.生物質(zhì)氣化制甲醇的關(guān)鍵技術(shù)和可行性分析[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2004(3).