甲醇精餾系統(tǒng)節(jié)能改造小結(jié)

王明旺，馮彩平

（河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng) 453731）

0 引 言

河南心連心化肥有限公司作為 “高效肥能效領跑者”，在追求低成本戰(zhàn)略領先的同時更注重能量的合理、充分利用。為降低100kt／a甲醇精餾系統(tǒng)的蒸汽單耗，實現(xiàn)精餾系統(tǒng)內(nèi)部能量的優(yōu)化利用，公司對系統(tǒng)不斷挖潛：加壓塔蒸汽冷凝液直接用于預塔再沸器，然后于粗醇預熱器內(nèi)與粗醇換熱后再排入軟水槽；加壓塔采出精醇與預后甲醇換熱后，進入加壓塔精醇冷卻器與入粗醇預熱器前的粗醇進行換熱，然后再采出至小精醇槽。在不斷地探索與嘗試下，最終將100kt／a甲醇精餾系統(tǒng)的蒸汽單耗由1.15t降至0.65t?，F(xiàn)簡介如下。

1 甲醇精餾系統(tǒng)流程簡述

罐區(qū)來的粗甲醇，與堿液泵送來的濃度1%～5% （質(zhì)量分數(shù)）的NaOH溶液混合，經(jīng)加壓塔精醇冷卻器、粗甲醇預熱器預熱至70℃左右后進入預塔。從預塔塔頂出來的氣體溫度70℃、壓力0.03MPa，經(jīng)預塔蒸發(fā)式冷凝器冷凝下來的甲醇溶液收集在預塔回流槽內(nèi)，未被冷凝的甲醇蒸氣經(jīng)過Ⅱ級冷凝器用循環(huán)水冷凝后溫度降至40℃，再次被冷卻后送至預塔回流槽內(nèi)，通過預塔回流泵加壓后從預塔上部進入到預塔內(nèi)。預塔再沸器的熱源為2kg／h的過熱蒸汽與13kg／h的低壓蒸汽。預塔冷疑器Ⅱ中的不凝氣、預塔塔頂少量的弛放氣，均通入液封槽，用軟水吸收甲醇后，不凝氣直接放空，回收的甲醇液則自流入雜醇槽內(nèi)。

從預塔塔底出來的脫除輕組分后的預后甲醇，溫度約70℃，由預后甲醇泵抽出，經(jīng)預后加熱器用預塔與加壓塔再沸器冷凝液提溫后，送入加壓塔。加壓塔的操作壓力在0.5MPa以上，塔底料液由再沸器加熱，使塔底料液溫度維持在126℃左右；加壓塔塔頂出來的甲醇蒸氣在常壓塔再沸器中冷凝，冷凝釋放出的熱量用于加熱常壓塔內(nèi)的物料。常壓塔再沸器出口的甲醇冷凝液流入加壓塔回流槽，一部分由加壓塔回流泵送至加壓塔上部作回流液，另一部分作為成品甲醇，依次經(jīng)粗甲醇預熱器和精甲醇冷卻器冷卻到約40℃后送往精甲醇儲槽?？刂萍訅核囊何?，使過剩的產(chǎn)物于134℃進入常壓塔，常壓塔底部物料在溫度107℃、壓力0.03～0.04MPa條件下，利用加壓塔塔頂產(chǎn)物的冷凝熱再沸。離開常壓塔頂?shù)恼魵鉁囟燃s65℃，在常壓塔頂經(jīng)蒸發(fā)式冷凝器和纏繞式螺旋管式換熱器冷卻至約45℃后送至常壓塔回流槽，其中一部分精甲醇液由常壓塔回流泵送至常壓塔上部作回流液，另一部分作為精甲醇產(chǎn)品，經(jīng)常壓塔精醇冷卻器冷卻后送入精甲醇儲槽，儲槽內(nèi)的精甲醇經(jīng)分析合格后，由精甲醇泵送入成品罐區(qū)貯存。常壓塔塔底的產(chǎn)物是水，其中含有微量的甲醇和高沸點雜質(zhì)，為防止高沸點雜醇混入到精甲醇產(chǎn)品中，常壓塔下部設有雜醇采出口，采出雜醇溫度約87℃，經(jīng)雜醇冷卻器冷卻到40℃后，靠靜壓送至雜醇貯槽，再通過雜醇泵送至小粗醇槽貯存或75t／h鍋爐燃燒。常壓塔底部排出的殘液溫度107℃、壓力約0.05MPa，由殘液泵送入殘液冷卻器，冷卻至40℃后送污水處理站進行生化處理。

2 甲醇精餾系統(tǒng)能量優(yōu)化利用

2.1 預塔再沸器改用加壓塔蒸汽冷凝液加熱

2.1.1 改造情況

原設計中，甲醇精餾系統(tǒng)中加壓塔再沸器與預塔再沸器均使用1.3MPa蒸汽，1.3MPa蒸汽經(jīng)精醇蒸汽緩沖罐減壓至0.30MPa左右后供預塔再沸器和加壓塔再沸器使用，產(chǎn)生的蒸汽冷凝液經(jīng)預后甲醇換熱器換熱后，其溫度仍有98℃左右，直接送軟水槽，再經(jīng)冷凝液泵送入循環(huán)水池，由此造成精醇蒸汽單耗高達1.15t。為此，進行如下改進：將加壓塔再沸器產(chǎn)生的蒸汽冷凝液 （約140℃左右）直接用作預塔再沸器的熱源，對預塔底的粗醇進行加熱，如此不僅可提高預塔底部物料的溫度，而且可使加壓塔再沸器蒸汽冷凝液的溫度降至75℃以下再送軟水槽，然后送入循環(huán)水池。

2.1.2 預塔和加壓塔工藝參數(shù)的變化 （表1）

在加熱蒸汽進口閥開度相同的情況下，加壓塔再沸器蒸汽閥開度增加2.8%，加壓塔的蒸汽用量相較于改造前有所增加，加壓塔壓力有所提高 （加壓塔壓力不僅受蒸汽壓力的影響，而且還受精醇負荷的影響），但是預后換熱器冷凝液的溫度比改造前低約20℃；從系統(tǒng)運行情況看，加壓塔再沸器產(chǎn)生的蒸汽冷凝液完全可滿足預塔再沸器加熱的需要。

表1 改造前后預塔和加壓塔工藝參數(shù)的變化

現(xiàn)場測試蒸汽冷凝液溫度，軟水槽處冷凝液溫度由100℃左右降至70℃左右，由此可知，甲醇精餾系統(tǒng)蒸汽冷凝液的熱量得到了充分回收。

2.1.3 改造效果

改造前，甲醇精餾系統(tǒng)蒸汽冷凝液量在14.0～14.5t／h，精醇產(chǎn)量在 105t／班左右，精醇蒸汽單耗在1.08～1.10t；改造后，甲醇精餾系統(tǒng)蒸汽冷凝液量在11.5～12.0t／h，精醇產(chǎn)量在110t／班左右，精醇蒸汽單耗在0.82～0.86t。從實測蒸汽冷凝液量來看，噸精醇節(jié)約蒸汽0.24～0.26t。

雖然經(jīng)過上述改造精醇蒸汽單耗有所降低，但仍有挖潛的空間，于是我們又大膽地進行了又一輪嘗試性的改造。

2.2 系統(tǒng)內(nèi)部熱量交互利用

2.2.1 改造情況

改造前后甲醇精餾系統(tǒng)工藝流程分別見圖1、圖 2。

圖1 改造前甲醇精餾系統(tǒng)工藝流程

2.2.1.1 粗醇系統(tǒng)

改造前，粗醇經(jīng)粗醇泵送至粗醇預熱器換熱后進入預塔。改造后，粗醇經(jīng)加壓塔精醇冷卻器加熱后，再經(jīng)粗醇預熱器對預塔及加壓塔再沸器冷凝液提溫，然后進入預塔；預塔塔底脫除了輕組分后的預后甲醇由預后甲醇泵抽出，經(jīng)預后換熱器與加壓塔回流槽來的精甲醇換熱后，送入加壓塔。

圖2 改造后甲醇精餾系統(tǒng)工藝流程

2.2.1.2 加壓塔采出精醇系統(tǒng)

改造前，加壓塔回流槽中的精醇，經(jīng)粗醇預熱器和加壓塔精醇冷卻器冷卻到約40℃后送入小精醇槽。改造后，從加壓塔塔頂出來的甲醇蒸氣在常壓塔再沸器中冷凝，釋放的熱量用來加熱常壓塔中的物料；常壓塔再沸器出口的甲醇冷凝液流入加壓塔回流槽，一部分由加壓塔回流泵控制流量送回加壓塔上部作回流液，另一部分作為成品甲醇，與預后甲醇換熱后進入加壓塔精醇冷卻器，與入粗醇預熱器前的粗醇進行換熱后，溫度降至約20℃，再送往小精醇槽。

2.2.1.3 蒸汽系統(tǒng)

改造前，加壓塔再沸器和預塔再沸器產(chǎn)生的蒸汽冷凝液經(jīng)預后換熱器換熱后直接去軟水槽。改造后，將加壓塔再沸器蒸汽冷凝液直接用作預塔再沸器的熱源，然后經(jīng)過粗醇預熱器加熱粗醇后再進入軟水槽。

2.2.2 精餾系統(tǒng)工藝參數(shù)的變化 （表2）

（1）粗醇預熱器使用加壓塔再沸器蒸汽冷凝液作為熱源后，粗醇入料溫度由30℃以下提高到54℃左右，在同等產(chǎn)量情況下 （預塔熱量一定），預塔進料溫度提高，預塔所需熱量減少，預塔塔釜溫度得到有效控制，預塔回流量加大，有利于輕組分的脫除。

（2）加壓塔進料 （預后甲醇）經(jīng)預后換熱器用加壓塔回流槽來的精甲醇加熱后，溫度由72℃左右提高到82℃左右，在同等產(chǎn)量情況下，加壓塔所需熱量減少；同時，在相同蒸汽用量的情況下，加壓塔采出精醇由7.0～7.5m3／h增至9.0m3／h以上，常壓塔采出精醇由10～11 m3／h增至 12.5m3／h。

（3）入加壓塔精醇冷卻器的精醇溫度由約55℃提高到約78℃，但與粗醇換熱后入小精醇槽的精醇溫度 （出加壓塔精醇冷卻器的精醇溫度）變化卻不大，表明加壓塔采出精醇的熱量得到了充分的利用。

表2 改造前后甲醇精餾系統(tǒng)工藝參數(shù)的變化

2.2.3 改造效果

改造前，蒸汽冷凝液量約為12t／h，精醇產(chǎn)量約110t／班，蒸汽單耗約0.85t（預塔再沸器改用加壓塔蒸汽冷凝液加熱后）；改造后，蒸汽冷凝液量約為11t／h，精醇產(chǎn)量約135t／班，蒸汽單耗約0.65t。

原設計加壓塔精醇冷卻器由3000m3／h涼水塔循環(huán)水予以冷卻，由于循環(huán)水水質(zhì)方面的問題，加壓塔精醇冷卻器易堵塞和腐蝕。改造后，加壓塔精醇冷卻器改用粗醇進行冷卻，減輕了管道腐蝕，提高了加壓塔精醇冷卻器的換熱效果。此外，改造后系統(tǒng)外排冷凝液溫度由70℃降至45℃以下，表明甲醇精餾系統(tǒng)內(nèi)部的能量得到了充分利用。

3 結(jié)束語

綜上所述，對甲醇精餾系統(tǒng)進行能量優(yōu)化利用技改，只要能做到理論聯(lián)系實際，控制好系統(tǒng)的熱量平衡，不斷探索系統(tǒng)內(nèi)能量的充分、合理利用，就能達到節(jié)能降耗的目的，同時保證系統(tǒng)的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行。