甲醇精餾三塔工藝技術(shù)

朱莉莉

甲醇是重要的有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，以其為原料可生產(chǎn)甲酸、甲醛、乙酸、甲酸甲脂、甲胺、二甲醚等多種化工產(chǎn)品。在以CO 和H2為原料合成甲醇過(guò)程中，為了獲得高純度、高質(zhì)量甲醇產(chǎn)品，甲醇精餾成為甲醇生產(chǎn)企業(yè)重要后處理工序。在工業(yè)生產(chǎn)中，主要是利用各組份的沸點(diǎn)不同，用精餾的方法將甲醇與其它組份分開(kāi)，也就是同時(shí)并且多次地運(yùn)用部分汽化和部分冷凝的方法，以達(dá)到完全分離混合液中各組分的連續(xù)操作過(guò)程[1-3]。本文介紹了采用3+1 塔精餾流程，在預(yù)蒸餾塔中除去溶解性氣體及低沸點(diǎn)雜質(zhì)。在加壓塔及常壓塔中除去水及高沸點(diǎn)雜質(zhì)，不僅甲醇回收率增加，而且可以在粗甲醇雜質(zhì)含量較高時(shí)從回收塔取出的甲醇用作燃料，避免雜質(zhì)在系統(tǒng)累積而影響產(chǎn)品甲醇質(zhì)量。

1 甲醇精餾三塔工藝

1.1 傳統(tǒng)的雙塔常壓精餾工藝

雙塔常壓精餾分離工藝是以前最為普遍采用的流程。這一流程主要有2 個(gè)精餾塔構(gòu)成，即預(yù)塔和主塔。粗甲醇首先進(jìn)入預(yù)塔，它實(shí)際上是1 個(gè)萃取精餾塔，在塔頂或回流槽中加入相當(dāng)于粗甲醇進(jìn)料20%～30%左右的水，以水作為萃取劑將粗甲醇進(jìn)料中所含的非水溶性組分與甲醇分離。經(jīng)預(yù)塔脫除了低沸點(diǎn)的甲醇進(jìn)入主塔，在該塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)甲醇與雜醇、水的分離。該流程操作、控制較為簡(jiǎn)單，精甲醇質(zhì)量也較容易證，但是蒸汽及冷卻水消耗較高，噸甲醇蒸汽消耗達(dá)1.7 t～2.5 t。其流程見(jiàn)附圖1。

1.2 三塔精餾分離工藝

三塔精餾分離工藝是將甲醇精餾塔分為2 個(gè)塔：加壓精餾塔和常壓精餾塔。其流程見(jiàn)附圖2。

該流程中，經(jīng)預(yù)塔脫除輕組分后的粗甲醇首先進(jìn)入加壓塔，塔底再沸器采用低壓蒸汽加熱，塔頂甲醇蒸氣進(jìn)入常壓塔塔底的再沸器冷凝，為常壓塔提供熱源，冷凝后的甲醇部分作為產(chǎn)品，另一部分作為加壓塔的回流。加壓塔塔底的較低濃度的甲醇水等經(jīng)減壓后流入常壓塔。在此塔內(nèi)完成甲醇、水及高級(jí)醇的分離。

圖1 雙塔流程

圖2 三塔雙效流程

流程操作的關(guān)鍵是適當(dāng)確定加壓塔操作壓力、加壓塔采出量。經(jīng)過(guò)模擬優(yōu)化得出，當(dāng)兩塔取出量相近時(shí)，系統(tǒng)能耗最低，投資最小。

2 三塔工藝流程

來(lái)自甲醇合成工序的粗甲醇經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至70℃，進(jìn)入預(yù)蒸餾塔精餾。塔頂出來(lái)的蒸汽溫度為74.2℃，對(duì)應(yīng)的壓力為0.13 MPa(A)，先經(jīng)過(guò)預(yù)塔冷凝器A 在65℃左右將其中的大部分甲醇冷凝下來(lái)，冷凝下來(lái)的甲醇進(jìn)預(yù)塔回流槽，未冷凝的氣體則進(jìn)入預(yù)塔冷凝器B冷卻至40℃后部分冷凝，冷凝液流入萃取槽，萃取后也進(jìn)入預(yù)塔回流槽，預(yù)塔回流槽的液體由預(yù)塔回流泵加壓后作預(yù)蒸餾塔回流液，由預(yù)塔冷凝器B 出來(lái)的氣體去排放槽，不凝氣洗滌后經(jīng)不凝氣預(yù)熱器加熱至150℃后去火炬。向萃取槽中補(bǔ)入除鹽水作預(yù)蒸餾塔萃取劑。排放槽出來(lái)的甲醇液由排放槽泵加壓后送回收塔。由除鹽水和固體氫氧化鈉在堿液槽中制備5%～10%的NaOH 溶液。堿液由堿液泵加壓后補(bǔ)入粗甲醇，以中和粗甲醇中的有機(jī)酸，控制預(yù)蒸餾塔塔底甲醇溶液的PH 值在8 左右。預(yù)蒸餾塔塔底排出液由加壓塔進(jìn)料加壓后送往加壓塔精餾，加壓塔操作壓力約0.8 MPa。塔頂甲醇蒸汽溫度約128℃，至冷凝器/再沸器作熱源，冷凝液流入加壓塔回流槽，一部分送往加壓精餾塔作回流液，另一部分經(jīng)精甲醇冷卻器冷卻后送精甲醇計(jì)量罐。

加壓塔塔底排出液送往常壓塔，經(jīng)常壓塔冷凝器冷卻至40℃后進(jìn)常壓塔回流槽，由常壓塔回流泵加壓后一部分作常壓精餾塔回流液，另一部分送精甲醇計(jì)量罐。回收塔塔頂蒸汽經(jīng)回收塔冷凝器冷卻至40℃后進(jìn)回收塔回流槽，由回收塔回流泵加壓后一部分作回收塔回流液，另一部分送雜醇油貯罐。回收塔塔底含少量甲醇的廢水一部分由廢水泵加壓后送部分氧化裝置，另一部分送入排放槽作洗滌水。各精餾塔再沸器熱源為0.7 MPa 低壓蒸汽，蒸汽冷凝液去粗甲醇預(yù)熱器作熱源，然后去除鹽水站。本工序的含醇排凈液由封閉系統(tǒng)收集于地下槽，由地下槽泵送至粗甲醇貯罐。

3 正常生產(chǎn)時(shí)的維護(hù)與操作要點(diǎn)

精餾正常操作主要是維持系統(tǒng)的物料平衡，熱量平衡和汽液平衡，物料平衡掌握得好，汽液接觸好，傳質(zhì)效率高，塔的溫度和壓力是控制熱量平衡的基礎(chǔ)，三者是互為影響的。因此，一切工藝調(diào)節(jié)都必須緩慢地逐步調(diào)節(jié)。

3.1 進(jìn)料量調(diào)節(jié)

進(jìn)預(yù)塔粗甲醇流量的變化幅度小于1 m3/h，每次間隔不少于10 min。加減進(jìn)料量的同時(shí)，要向塔釜再沸器加減蒸汽量，應(yīng)遵循以下原則：預(yù)精餾塔加進(jìn)料量時(shí)要先加蒸汽量后加進(jìn)料量，減進(jìn)料量時(shí)，應(yīng)先減進(jìn)料量后減蒸汽量，以保證輕組分脫除干凈。加壓塔、常壓塔加進(jìn)料量時(shí)應(yīng)先加進(jìn)料量，后加蒸汽量，再加回流量，減進(jìn)料量時(shí)應(yīng)先減蒸汽量，再減進(jìn)料量，后減回流量。這樣才能保證兩塔塔頂產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 溫度的調(diào)節(jié)

蒸汽加入量的影響蒸汽加入量增大，塔溫上升，重組分上移，水和乙醇共沸物上移，影響精甲醇的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)蒸汽加入量過(guò)大，上升蒸汽速度增快，有可能造成液泛。因此，精餾塔溫升幅度應(yīng)小于1℃/次。

3.3 壓力的調(diào)節(jié)

壓力對(duì)系統(tǒng)的影響非常大。預(yù)塔壓力升高一方面對(duì)安全不利；另一方面，壓力升高將影響不凝氣的排放，輕組分易帶入下面幾個(gè)塔，影響精甲醇的酸度和水溶性試驗(yàn)。

3.4 液位的調(diào)節(jié)

各塔釜液位應(yīng)保持在60%～80%。塔釜液位控制太低，造成釜液蒸發(fā)過(guò)大，釜溫升高，釜液停留時(shí)間較短，影響換熱效果。塔釜液位控制太高，液位超過(guò)再沸器回流口，液相阻力增大，不僅會(huì)影響甲醇汽液熱循環(huán)，還容易造成液泛，導(dǎo)致傳質(zhì)、傳熱效果差。

4 結(jié)語(yǔ)

三塔精餾流程技術(shù)屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，該技術(shù)設(shè)計(jì)理念先進(jìn)合理，設(shè)備投資省，整體技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。甲醇三塔精餾技術(shù)，設(shè)備處理能力大，節(jié)能、安全，使精餾的蒸汽消耗比雙塔流程降低40%以上，噸醇汽耗降到1.0 t～1.1t，冷卻水用量降低50%。甲醇純度達(dá)到99.9%以上，殘液中的甲醇含量降到了0.1%～0.2%以下。在運(yùn)行中有效解決精甲醇酸值易偏高的問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)效益巨大，適合在全國(guó)單醇及聯(lián)醇行業(yè)推廣使用。