MTO級(jí)甲醇單塔精餾工藝能耗研究

鄭宗博++++劉智軍

摘 要：本文對(duì)煤制烯烴項(xiàng)目其中的一小部分工藝的節(jié)能降耗進(jìn)行研究，也就是MTO級(jí)甲醇單塔精餾工段的能耗問(wèn)題，在滿足煤制烯烴工段施工要求的MTO級(jí)甲醇指標(biāo)的情況下，通過(guò)對(duì)回流比進(jìn)行優(yōu)化、回流的溫度控制、餾出液的溫度等方法，來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：MTO級(jí)；醇單塔精餾；工藝能耗

隨著煤炭?jī)r(jià)格的進(jìn)一步下降，原油和煤炭的價(jià)格比越來(lái)越大，煤炭和原油在價(jià)格上表現(xiàn)出的差異，使得煤炭的優(yōu)勢(shì)得以提升，煤化工的經(jīng)濟(jì)性逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。我國(guó)目前新型的煤化工包括了煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇等，它們的示范裝置仍然處于裝置建設(shè)的后期或者準(zhǔn)備試車的階段。煤化工將成為中國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵角色，是今后多年的重要發(fā)展方向，在中國(guó)市場(chǎng)上，煤化工面臨新的市場(chǎng)需求和發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)政策十分支持新型煤化工的發(fā)展，并且建成的和再建的項(xiàng)目有很多。在合成甲醇的工作中，粗甲醇是其中的重要影響因素。本文著重對(duì)MTO級(jí)甲醇單塔精餾工藝進(jìn)行研究，分析其工藝環(huán)節(jié)，提供降低能耗的辦法。

一、粗甲醇中的雜質(zhì)

因?yàn)榧状己铣傻母狈磻?yīng)較多，所以不論使用什么樣的工藝手段，都不能避免雜質(zhì)的產(chǎn)生。粗甲醇的雜質(zhì)中包含很多，有水、醇、醚、酯、胺等成分，主要分為甲酸甲酯、氫氣等輕組和水等重組，其中輕組的分量較小，只占百分之一，重組的成分可以占到百分之四到百分之五，另外，在促甲醇中還有羰基鐵和少量的催化劑雜質(zhì)。

甲醇制烯烴反應(yīng)對(duì)甲醇中的金屬尤其是堿金屬的含量要求較高，如果金屬含量超標(biāo)的話，就會(huì)導(dǎo)致甲醇制烯烴催化劑中毒，從而對(duì)烯烴收率產(chǎn)生影響。為了達(dá)到甲醇制烯烴反應(yīng)的要求，就要在進(jìn)行甲醇制烯烴工段之前，先加裝三個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器，以此來(lái)將金屬雜質(zhì)進(jìn)行濃縮，并通過(guò)排污脫除。在MTO級(jí)甲醇精餾工段，不需要考慮對(duì)于金屬的脫除，只要考慮脫除粗甲醇中的輕組分并保證甲醇制烯烴工段所必需要求的水含量即可。

二、甲醇精餾工藝概述

世界上最早出現(xiàn)的甲醇精餾工藝流程是用來(lái)在30MPa高壓下通過(guò)鋅鉻催化劑合成粗甲醇的精制。其主要的步驟包括中和、脫醚、預(yù)精餾脫除輕組分等雜質(zhì)、氧化凈化、主精餾脫水和重組分，來(lái)得到精甲醇產(chǎn)品[1]。隨著甲醛合成技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且精餾技術(shù)也取得了巨大的發(fā)展。目前進(jìn)行甲醇合成都是采用5MPa的低壓合成技術(shù)，和高壓法相比，得到的甲醇產(chǎn)品純度更高，并且還降低了精餾工段的能耗。甲醇精餾分為三種流程，分別是單塔流程、雙塔流程和三塔流程。

三、單塔精餾MTO級(jí)甲醇各工藝參數(shù)條件下的能耗對(duì)比

對(duì)于整個(gè)煤制烯烴產(chǎn)業(yè)，實(shí)際上能耗主要來(lái)自對(duì)水資源的消耗[2]。水資源能否合理的利用是影響我國(guó)工業(yè)發(fā)展的重要因素，并且我國(guó)的水資源遠(yuǎn)低于世界的平均水平。在我國(guó)，大型的煤化工項(xiàng)目每年的用水量可以達(dá)到幾千萬(wàn)立方米，相當(dāng)于部分地區(qū)十幾萬(wàn)人口的水資源占有量，或者是一百多平方千米國(guó)土面積內(nèi)的水資源保有量。

四、進(jìn)料量對(duì)能耗的影響

甲醇精餾在改變進(jìn)料量和組成的時(shí)候，都會(huì)對(duì)塔內(nèi)的物料平衡以及氣液平衡產(chǎn)生影響，從而使得塔內(nèi)溫度的變化，如果調(diào)節(jié)的不及時(shí)，就會(huì)降低甲醇的質(zhì)量。在增加進(jìn)料時(shí)，會(huì)增加蒸汽的上升速度，有利于傳質(zhì)。當(dāng)減少進(jìn)料的時(shí)候，就會(huì)降低蒸汽速度，對(duì)傳質(zhì)產(chǎn)生不利。因此，蒸汽的速度不能太低，為了保證塔板的分離效率，可以增加回流比，一般是通過(guò)增加塔底的再霏器，提高塔內(nèi)的蒸汽上升速度，進(jìn)而提高傳質(zhì)的效果。

在實(shí)際的運(yùn)行中，應(yīng)該在塔前配置粗甲醇中間槽或者閃蒸槽來(lái)盡量保持進(jìn)入穩(wěn)定塔流量的穩(wěn)定，可以幫助精餾操作避免受到系統(tǒng)負(fù)荷的影響，同時(shí)，可以將蒸汽的消耗也控制在一個(gè)最佳的值內(nèi)。

（一）回流溫度對(duì)能耗的影響

在輕組分為主的有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)入塔頂冷凝器，其中多數(shù)的甲醇都被冷凝，未被冷凝的輕組分將被封槽，流入放空系統(tǒng)中進(jìn)行脫除?；亓鳒囟仁且粋€(gè)分水嶺，溫度的高低對(duì)脫除雜質(zhì)的成分有直接的關(guān)系?；亓鳒囟仍降?，雜質(zhì)脫除的就越干凈，但是也不能一味的追求很低的回流溫度，為了達(dá)到很低的溫度，就會(huì)增加冷卻水的消耗，還對(duì)設(shè)備提出了更高的要求。

（二）回流比對(duì)能耗的影響

汽液兩種物質(zhì)進(jìn)行傳質(zhì)的時(shí)候，必須要通過(guò)回流，精餾的回流分為兩種，一種是塔頂?shù)臉I(yè)相回流，另一種是塔釜的氣相回流，回流是精餾的核心[3]。一般來(lái)說(shuō)，將回流比增大，不僅加大了精餾段的液汽比例，也提高了提溜的氣液比例，不論是哪種都有利于精餾進(jìn)行傳質(zhì)。

（三）塔底餾出液溫度

目前，甲醇合成反應(yīng)是一個(gè)很大難題，整個(gè)甲醇合成工段和MTO級(jí)甲醇精致工段，各種冷卻器和冷凝器都會(huì)出現(xiàn)結(jié)蠟的現(xiàn)象，如果結(jié)蠟比較嚴(yán)重，就會(huì)影響冷凝器的效果。面對(duì)這種情況只能通過(guò)除蠟操作或者加大冷卻水的量來(lái)幫助系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行。

四、結(jié)論

新型煤化工產(chǎn)業(yè)將成為我國(guó)未來(lái)的發(fā)展方向，并且得到了國(guó)家政策的大力支持。在合成甲醇工業(yè)中，精餾的能耗是影響甲醇生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。因此，對(duì)甲醇精餾的工藝進(jìn)行研究，可以降低甲醇生產(chǎn)企業(yè)的能源消耗，本文著重對(duì)單塔精餾工藝中提取MTO級(jí)甲醇進(jìn)行研究，以期幫助其降低能耗，促使煤化工企業(yè)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆紅蓮.MTO級(jí)甲醇單塔精餾工藝能耗分析[J].山東化工，2014（9）：

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[2]顧鶴燕，金力強(qiáng).可切換生產(chǎn)MTO級(jí)或AA級(jí)甲醇的精餾工藝[J].煤化工，2015，43（5）：17-19.

[3]孫高攀.煤制烯烴項(xiàng)目的工藝流程優(yōu)化[J].化肥工業(yè)，2015（4）：64-68.endprint