甲醇精餾的研究進(jìn)展與應(yīng)用

曹會(huì)敏范智勇 張國民 劉永強(qiáng)

（河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴煤化工分公司)

甲醇精餾的研究進(jìn)展與應(yīng)用

曹會(huì)敏*范智勇 張國民 劉永強(qiáng)

（河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴煤化工分公司)

甲醇精餾是多個(gè)簡單蒸餾的組合，是甲醇生產(chǎn)裝置的重要工序，其技術(shù)的好壞直接關(guān)系到精甲醇的質(zhì)量。對近幾年來國內(nèi)甲醇精餾技術(shù)的研究與應(yīng)用進(jìn)行了回顧和總結(jié)。

甲醇精餾工藝流程粗甲醇精甲醇精餾塔回收塔

0 前言

甲醇作為一種重要的有機(jī)化工原料，其下游產(chǎn)品越來越多。隨著甲醇衍生物及其下游產(chǎn)品的迅速發(fā)展和甲醇燃料的推廣應(yīng)用，甲醇需求量將越來越大，因此提高甲醇產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)消耗就越來越引起人們的關(guān)注。甲醇精餾是甲醇生產(chǎn)過程最重要的一步，其技術(shù)的好壞直接關(guān)系到精甲醇的質(zhì)量。

我公司（河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴煤化工分公司）正在籌建的年產(chǎn)60萬t甲醇項(xiàng)目采用天津市天大北洋化工設(shè)備有限公司提供的三塔甲醇精餾+回收塔技術(shù)。本文對近幾年來國內(nèi)甲醇精餾技術(shù)的研究與應(yīng)用進(jìn)行了回顧和總結(jié)，期望能對我公司的甲醇項(xiàng)目建設(shè)具有一定的參考作用。

1 甲醇精餾工藝原理及優(yōu)點(diǎn)

1.1 工藝原理

甲醇精餾是利用粗甲醇中各組分揮發(fā)度不同，將水加入待分離的混合液中，利用多次部分汽化和多次部分冷凝的方法，達(dá)到完全分離各組分、獲得精甲醇的目的。

1.2 工藝優(yōu)點(diǎn)

該工藝主要具有下述優(yōu)點(diǎn)：減少甲醇在精餾過程中的損耗；減少外排量，提高甲醇的收率和產(chǎn)品質(zhì)量；生產(chǎn)能力大，利用再沸器熱源節(jié)省蒸汽。

2 甲醇精餾技術(shù)的研究與應(yīng)用

近年來，由于催化劑、粗甲醇合成條件以及制取原料氣的改進(jìn)，粗甲醇的精餾過程相應(yīng)有較大的變更。最早用于對以鋅鉻催化劑合成的粗甲醇進(jìn)行精制，采用的是傳統(tǒng)的粗甲醇精餾工藝流程，目前工業(yè)上已不復(fù)采用。20世紀(jì)60年代后期，由于鋅鉻催化劑的改進(jìn)，銅系催化劑又開始用于甲醇的合成，大大改善了粗甲醇的質(zhì)量，因此粗甲醇精餾工藝也得到簡化和改進(jìn)[1]。目前，在工業(yè)上，甲醇精餾工藝主要分為雙塔精餾工藝、三塔精餾工藝和3+1塔精餾工藝。

2.1 雙塔和三塔精餾工藝的應(yīng)用

雙塔精餾是利用較高壓力的塔頂蒸汽作為相鄰壓力較低的精餾塔再沸器的熱源，而較低壓力精餾塔的再沸器即為較高壓力精餾塔的冷凝器。對于小規(guī)模甲醇裝置，該工藝是比較合理的，但根據(jù)目前市場的需求以及能耗和投資等因素的考慮，大、中型甲醇裝置多采用三塔精餾工藝。

2004年王永全[2]論述了甲醇精餾技術(shù)雙塔和三塔精餾工藝，并對雙塔和三塔精餾技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較。指出甲醇精餾三塔工藝技術(shù)可以為企業(yè)大幅度降低甲醇生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。黃潔等[3]對甲醇三塔雙效精餾設(shè)計(jì)中的問題進(jìn)行了討論，特別是對常規(guī)雙塔精餾和三塔雙效精餾兩種工藝流程進(jìn)行了模擬計(jì)算和比較。2005年湯海琦[4]對50 kt/a雙塔甲醇精餾設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，該設(shè)計(jì)具有下述優(yōu)點(diǎn)：合理利用舊設(shè)備，優(yōu)化工藝，新舊系統(tǒng)互相利用，可節(jié)約投資，提高生產(chǎn)能力，對殘液進(jìn)行回收減少了環(huán)境污染。2006年高波等[5]介紹了對雙塔甲醇精餾裝置擴(kuò)產(chǎn)改造的方案，指出存在的問題，提出解決方法，并對擴(kuò)產(chǎn)改造后裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行了分析和總結(jié)。

2007年趙西坤等[6]應(yīng)用三塔精餾技術(shù)提高了甲醇質(zhì)量，采用雙效節(jié)能技術(shù)降低了生產(chǎn)成本，提升了企業(yè)的競爭能力。同時(shí)通過加強(qiáng)科學(xué)、合理的整體優(yōu)化控制和管理，使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的安全長周期運(yùn)行得到保證，這是穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的關(guān)鍵。2009年張蔚[7]又對甲醇精餾的原理、工藝、設(shè)備進(jìn)行了評述，并對雙塔精餾工藝和三塔精餾工藝的產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗、建設(shè)投資以及生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行了對比分析。師少杰等[8]介紹了30萬t/a甲醇精餾裝置的工藝流程設(shè)計(jì)和設(shè)備配置，分析了裝置實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行工藝數(shù)據(jù)，總結(jié)了該裝置工藝技術(shù)的特點(diǎn)。師少杰等[9]還簡述了100 kt/a甲醇精餾系統(tǒng)的三塔精餾原理和工藝流程，對甲醇精餾的操作要點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。實(shí)際應(yīng)用證明，三塔精餾具有節(jié)能降耗、產(chǎn)品質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品甲醇質(zhì)量同時(shí)符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 338—2004）優(yōu)級品要求和美國聯(lián)邦O-M-232K的AA級標(biāo)準(zhǔn)。

2.23 +1塔精餾的應(yīng)用

采用三塔精餾+回收塔的工藝流程，主要是在預(yù)塔中去除粗甲醇中溶解的氣體以及輕組分(如二甲醚、甲酸甲酯)，在加壓塔和常壓塔中去除水以及重組分，從而獲得高純度的優(yōu)質(zhì)甲醇產(chǎn)品，同時(shí)側(cè)線采出雜醇油。增設(shè)回收塔是為了減少廢水中的甲醇含量，進(jìn)一步回收甲醇，提高產(chǎn)率。2010年陳迎春[10]介紹了甲醇精餾的主要任務(wù)以及甲醇精餾工藝流程的選擇和發(fā)展，詳細(xì)介紹了節(jié)能型3+1塔的精餾工藝流程及其特點(diǎn)，并對甲醇精餾技術(shù)的控制要點(diǎn)和節(jié)能降耗進(jìn)行了工藝分析。指出在甲醇生產(chǎn)中，根據(jù)產(chǎn)品的要求來選擇合理的工藝技術(shù)和流程，就能夠滿足生產(chǎn)要求和節(jié)省投資，既有利于控制甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量，也有利于節(jié)能降耗。目前，雖然對3+1塔精餾技術(shù)的應(yīng)用研究還不多，但隨著對精甲醇需求的增加和質(zhì)量要求的提高以及環(huán)保要求的提高，3+1塔甲醇精餾工藝的應(yīng)用必將越來越廣泛。

3 3+1塔精餾技術(shù)的應(yīng)用

我公司采用的三塔精餾+回收塔流程，預(yù)塔采用的是填料塔，加壓塔、常壓塔和回收塔采用的是填料、塔盤混裝塔，其中加壓塔13塊塔盤、常壓塔22塊塔盤、回收塔26塊塔盤。雜醇油側(cè)線采出。我公司的3+1塔精餾技術(shù)在兄弟單位原有的精餾技術(shù)基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)。原來回收塔進(jìn)料是由常壓塔塔底經(jīng)過回收塔進(jìn)料泵直接送到回收塔中間塔盤，而我公司則采取下述方法：從常壓塔第10塊、第14塊、第18塊塔盤采出的含醇液送至緩沖槽，經(jīng)回收塔進(jìn)料泵加壓后送至回收塔；回收塔塔頂?shù)募状颊魵饨?jīng)冷凝進(jìn)入回流槽，再經(jīng)過回流泵加壓后，一部分作為回流液，另一部分作為精甲醇送至計(jì)量槽；塔底采出的廢水與常壓塔塔底采出的廢水匯合一起送污水裝置，回收塔第11塊、第15塊、第19塊、第23塊塔盤采出的雜醇油送至雜醇油罐。采取這種方法，不僅使回收塔的進(jìn)料得以穩(wěn)定，而且采出的雜醇油產(chǎn)品質(zhì)量得到提高，甲醇的回收率也得到提高。盡管目前我們公司還處于籌建階段，但在工藝設(shè)計(jì)方面做了很大的改進(jìn)，期望由此使我公司甲醇產(chǎn)品質(zhì)量有很大的提高。

4 結(jié)語

綜上所述，三塔精餾+回收塔工藝操作簡便靈活，生產(chǎn)能力大，能耗低，外排量少。該工藝將越來越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。我公司正在籌建的年產(chǎn)60萬t甲醇項(xiàng)目也采用該3+1塔精餾技術(shù)。近幾年來學(xué)者們對該工藝的研究以及在實(shí)際應(yīng)用中獲得的經(jīng)驗(yàn)，為我公司甲醇項(xiàng)目的建設(shè)提供了一定的理論依據(jù)，也為我公司2012年裝置的試車提供了技術(shù)指導(dǎo)。我公司在兄弟單位實(shí)踐的基礎(chǔ)上對該技術(shù)做了進(jìn)一步改進(jìn)，期望所做的改進(jìn)能使甲醇產(chǎn)品質(zhì)量有很大的提高。

[1] 朱炳辰.甲醇工學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1991:270-278.

[2] 王永全.甲醇精餾技術(shù)簡述[J].化肥設(shè)計(jì)，2004,42(2)：22-24.

[3] 黃潔,高燕如,唐伯國，等.甲醇三塔雙效精餾的討論[J].中氮肥，2004(3)：12-15.

[4] 湯海琦.50 kt/a甲醇精餾裝置設(shè)計(jì)運(yùn)行總結(jié)[J].山西化工，2005,25(3)：66-67.

[5] 高波,徐海嬰,李漢東.甲醇精餾裝置擴(kuò)產(chǎn)改造及運(yùn)行總結(jié)[J].大氮肥，2006，29(1)：10-12.

[6] 趙西坤,柳永兵,張新鳳.三塔精餾的優(yōu)化運(yùn)行和總結(jié)[J].化肥工業(yè)，2007,34(6)：28-32.

[7] 張蔚.甲醇精餾技術(shù)淺析[J].山西化工，2009,29(1)：52-54.

[8] 師少杰,崔文科.30萬t/a甲醇精餾裝置工藝技術(shù)選擇與設(shè)備配置[J].化肥設(shè)計(jì)，2009，47(2)：19-22.

[9] 師少杰,崔文科.100 kt/a甲醇精餾系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)分析[J].化肥工業(yè)，2009，36(2)：52-54.

[10] 陳迎春.3+1塔甲醇精餾的流程特點(diǎn)與工藝分析[J].廣州化工，2010,38(11)：200-201.

Research Progress and Application of Methanol Distillation

Cao Huimin Fan Zhiyong Zhang Guomin Liu Yongqiang

Methanol distillation is a combination of multiple simple distillations,it is an important process of methanol production unit,and its technology is directly related to the quality of fine methanol.In this paper,the research and application of domestic methanol rectification technology in recent years are summarized and reviewed.

Methanol distillation;Process;Crude methanol;Fine methanol;Distillation column;Recovery tower

TQ 021.4

*曹會(huì)敏，女，1982年生，碩士研究生。鶴壁市，458000。

2012-02-12）