一種提質(zhì)增產(chǎn)技術(shù)在甲醇精餾過程中的應(yīng)用

徐 賀

(浙江晉巨化工有限公司,浙江 衢州 324004)

浙江晉巨化工有限公司甲醇精餾裝置采用三塔雙效工藝流程,由預(yù)精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔組成,塔內(nèi)為浮閥塔板。裝置設(shè)計能力80 kt/a,通過近幾年的技術(shù)改造,現(xiàn)生產(chǎn)能力達(dá)到130 kt/a。甲醇精餾過程中采用低壓蒸汽為熱源,對預(yù)精餾塔和加壓精餾塔底部粗甲醇進(jìn)行加熱,使粗甲醇沸騰變?yōu)檎羝祷厮?nèi),而預(yù)精餾塔和常壓精餾塔頂部甲醇?xì)饫醚h(huán)水進(jìn)行冷卻,使其冷凝為甲醇液,部分回流至塔內(nèi),進(jìn)而在塔內(nèi)實現(xiàn)汽液兩相多次熱量、質(zhì)量交換,達(dá)到精餾目的。但此工藝流程存在塔板效率下降、分離提純效率較低、產(chǎn)品中乙醇含量較高、常壓塔廢水中COD高等問題。

為克服現(xiàn)有工藝技術(shù)中存在的缺陷,提高裝置的分離提純效果,該公司決定與天津天南同創(chuàng)科技發(fā)展有限公司合作,對甲醇精餾工藝流程進(jìn)行技術(shù)改造,采用四塔精餾工藝流程[1]。改造工作于2019年5月完成投用,經(jīng)過6個月的運行發(fā)現(xiàn),改造后甲醇精餾裝置分離效率得到大幅度提高,實現(xiàn)對常壓塔廢水中甲醇的充分回收,節(jié)能效益明顯。

1 改造前工藝狀況

1.1 工藝流程

該公司130 kt/a甲醇精餾裝置以低壓蒸汽為熱源,在預(yù)精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔塔內(nèi)實現(xiàn)汽液兩相多次質(zhì)量、熱量交換,達(dá)到精餾提純目的。其中,預(yù)精餾塔和加壓精餾塔以低壓蒸汽為熱源,使塔底粗甲醇沸騰變?yōu)榧状颊魵夂蠓祷厮?nèi)。

常壓精餾塔利用雙效熱耦合技術(shù),以加壓塔頂部高溫甲醇汽為熱源,使其塔底粗甲醇沸騰為蒸汽返回塔內(nèi),而加壓塔塔頂甲醇汽冷凝為液體后,部分液體由泵打回加壓塔頂部,作為加壓精餾塔回流液。

用循環(huán)水冷卻預(yù)精餾塔和常壓精餾塔頂部甲醇汽,使其冷凝為甲醇液后,由泵將其部分輸送至預(yù)精餾塔和常壓精餾塔頂部,作為回流液,另一部分甲醇液作為產(chǎn)品輸送至儲槽。

1.2 運行存在的問題

(1)預(yù)精餾塔塔頂冷凝器弛放氣中甲醇含量高,弛放氣直接排放至大氣,對周圍環(huán)境造成污染,同時部分甲醇浪費。

(2)預(yù)精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔運行近20年,塔板效率只有50%,分離效率低,產(chǎn)品中雜質(zhì)乙醇含量高,無法滿足市場要求。

(3)常壓精餾塔底部排放廢水COD達(dá)到1 000 mg/L,廢水中醇含量高,需送至污水廠處理,處理費用高。

2 改造措施

2.1 改造內(nèi)容

(1)在不凝氣冷卻器氣相出口增加弛放氣洗滌塔,用淡甲醇洗滌回收弛放氣中的甲醇,進(jìn)行VOC治理[2],降低預(yù)塔弛放氣排放濃度。

(2)增加回收精餾塔,將常壓精餾塔采出的雜醇及廢水進(jìn)一步分離提純,回收廢水及雜醇中的甲醇,提高裝置產(chǎn)能,同時降低廢水中COD含量。

(3)將預(yù)精餾塔的塔板改為高效規(guī)整填料(38.2 m3),填料分布為TNU40型14.2 m3+TNW型23.98 m3。

(4)將加壓精餾塔的塔板改為高效規(guī)整填料(60.3 m3),填料分布為TNU60型54.7 m3+TUN40型5.63 m3。

(5)將常壓精餾塔塔內(nèi)件改為高效規(guī)整填料TNW2型99.2 m3和15層新型導(dǎo)向梯形浮閥塔板的復(fù)合精餾塔結(jié)構(gòu)。

(6)回收精餾塔采用高效規(guī)整填料TNW型34.4 m3和10層新型導(dǎo)向梯形浮閥塔板的復(fù)合精餾塔結(jié)構(gòu)。

2.2 技改流程

改造后流程見圖1。

圖1 改造后流程(虛線框內(nèi)為新增部分工藝)

2.3 技術(shù)特點

(1)金屬波紋板填料及絲網(wǎng)波紋填料比板式塔分離效率更高,每米填料高度相當(dāng)于4～10塊塔板。

(2)新型導(dǎo)向浮閥塔板可實現(xiàn)塔板液層厚度均勻[3],并減少塔板上的無效區(qū),使氣液接觸更充分,塔板分離效率更高[4]。

(3)新的甲醇工藝流程對預(yù)塔弛放氣和常壓塔甲醇廢水進(jìn)行回收處理,實現(xiàn)區(qū)域VOC治理,并回收了原損失的甲醇,提高裝置的產(chǎn)能。

(4)增加回收精餾塔后,甲醇精餾裝置由三塔精餾改為四塔精餾工藝,與三塔精餾工藝相比,進(jìn)一步改善了廢水水質(zhì),廢水中甲醇得到有效回收,甲醇收率增加,裝置產(chǎn)量增加,蒸汽消耗降低。

3 改造效果

改造前后工藝運行數(shù)據(jù)對比見表1。

表1 改造前后工藝參數(shù)對比

由表1可以看出,甲醇精餾工藝流程經(jīng)過改造后,預(yù)精餾塔弛放氣中甲醇含量下降了19.4%;甲醇精餾后廢水中COD減少了900 mg/L,裝置分離效率大幅度提升,進(jìn)一步回收廢水及排放氣中的甲醇,減少產(chǎn)品損失,實現(xiàn)裝置清潔生產(chǎn)[5]。

經(jīng)實際運行證明,在精餾裝置生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到150 t/8 h狀況下,噸精甲醇蒸汽單耗由原來的約0.85 t下降至0.77 t,噸甲醇蒸汽用量減少0.08 t;按甲醇精餾裝置每年開車8 000 h計算,則年可節(jié)約低壓蒸汽用量12 000 t。

4 結(jié)語

通過此次工藝技術(shù)改造,提高了甲醇精餾裝置的生產(chǎn)負(fù)荷及操作彈性,裝置分離效率提升,生產(chǎn)出的精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量符合國家優(yōu)級標(biāo)準(zhǔn)(乙醇含量≤50 mg/L)。目前,該工藝流程已實現(xiàn)長周期、平穩(wěn)運行,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,達(dá)到了節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)的目的。