一種節(jié)能技術(shù)在甲醇精餾過(guò)程中的應(yīng)用

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(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(以下簡(jiǎn)稱晉巨化工)甲醇精餾裝置采用三塔雙效工藝流程，甲醇精餾過(guò)程中需利用低壓蒸汽對(duì)預(yù)精餾塔和加壓精餾塔底部粗甲醇進(jìn)行加熱，使粗甲醇液部分變?yōu)闅怏w返回塔內(nèi)，而預(yù)精餾塔和常壓精餾塔頂部甲醇?xì)庑枥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(shí)現(xiàn)氣液兩相多次熱量、質(zhì)量的交換，達(dá)到精餾效果。甲醇精餾過(guò)程主要能耗為蒸汽消耗，蒸汽加熱完預(yù)精餾塔、加壓精餾塔底部粗甲醇后變?yōu)檎羝淠?，蒸汽冷凝液利用壓差輸送至低壓甲醇工段合成崗位——除氧器，作為除氧水用于甲醇合成塔鍋爐補(bǔ)水。此工藝流程存在蒸汽冷凝液熱能及常壓塔甲醇?xì)馄瘽摕釠](méi)有得到充分回收利用、熱量損失較大的問(wèn)題。

為克服現(xiàn)有工藝技術(shù)的缺陷，充分利用甲醇精餾過(guò)程中自身產(chǎn)生的熱能，晉巨化工決定對(duì)甲醇精餾工藝流程進(jìn)行技術(shù)改造，對(duì)精餾過(guò)程中自身產(chǎn)生的熱能進(jìn)行合理分配、梯級(jí)利用，改造工作于2016年5月完成并投用，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)改造后甲醇精餾裝置的熱能綜合利用率得到大幅提高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱能的充分回收，蒸汽消耗大大降低，節(jié)能效益明顯。

1 改造前工藝狀況

1.1 工藝流程

晉巨化工13萬(wàn)t/a甲醇精餾裝置以粗甲醇為原料、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(shí)現(xiàn)氣液兩相多次熱量、質(zhì)量交換，從而達(dá)到精餾提純效果。其中，預(yù)精餾塔和加壓精餾塔以低壓蒸汽為熱源，使塔底粗甲醇液部分變?yōu)闅怏w上升返回塔內(nèi)，而低壓蒸汽變?yōu)槔淠汉螅脡翰钶斔椭恋蛪杭状佳b置合成工序除氧器中，作為除氧水用于甲醇合成塔鍋爐補(bǔ)水。

常壓精餾塔利用雙效熱耦合技術(shù)，以加壓塔頂部的高溫甲醇?xì)鉃闊嵩?，使常壓精餾塔底的粗甲醇液部分變?yōu)闅怏w返回塔內(nèi)，而加壓塔塔頂甲醇?xì)饫淠秊橐后w后，部分液體由泵輸送至加壓塔頂部，作為加壓精餾塔回流液。

預(yù)精餾塔和常壓精餾塔頂部產(chǎn)生的甲醇?xì)庑枥醚h(huán)水進(jìn)行間接冷卻，使其冷凝為甲醇液后，由泵將甲醇液輸送至預(yù)精餾塔頂部，和部分液體返回至常壓精餾塔頂部，作為在塔內(nèi)進(jìn)行氣液兩相多次熱量、質(zhì)量交換的回流液。

1.2 存在的問(wèn)題

(1)預(yù)精餾塔粗甲醇入料溫度較低，約為50℃，進(jìn)料狀況為冷液進(jìn)料，進(jìn)而造成預(yù)精餾塔提餾段內(nèi)上升的甲醇?xì)獠糠直焕淠率诡A(yù)塔精餾段上升的甲醇?xì)饬繙p少，增加了預(yù)精餾塔底部動(dòng)力消耗及預(yù)精餾塔蒸汽用量。

(2)用于加熱加壓精餾塔底部液體的低壓蒸汽冷凝后，冷凝液溫度較高，約為128～130℃，而甲醇合成塔所需補(bǔ)充水溫度為105℃，將加壓塔冷凝液作為合成塔補(bǔ)充水，存在部分熱能損失的現(xiàn)象。

(3)常壓精餾塔頂部甲醇?xì)庑枋褂么罅垦h(huán)水進(jìn)行間接冷卻，甲醇?xì)獾睦淠裏嵛吹玫交厥绽?，熱量損失嚴(yán)重。

2 改造措施

2.1 改造內(nèi)容

(1)在粗甲醇預(yù)熱器前新增加1臺(tái)一級(jí)粗醇預(yù)熱器，以常壓精餾塔塔頂甲醇?xì)庾鳛闊嵩矗糜诩訜犷A(yù)精餾塔粗甲醇入料，回收常壓精餾塔塔頂甲醇?xì)獾睦淠裏幔瑥亩鴮⒋旨状既肓蠝囟扔稍?0℃提高至69℃，改變預(yù)精餾塔粗甲醇進(jìn)料狀況，大大減少預(yù)精餾塔蒸汽用量，改造后部分流程見(jiàn)圖1。

圖1 改造后部分流程注：原有設(shè)備用虛線框表示，新增設(shè)備用藍(lán)色實(shí)線框表示。

(2)在預(yù)精餾塔再沸器底部新增加1臺(tái)預(yù)塔熱回收器，以加壓塔再沸器蒸汽冷凝液作為熱源，用于預(yù)加熱預(yù)精餾塔底部粗甲醇，冷凝液溫度由125℃降至105℃后送至低壓甲醇裝置合成工序除氧器，合理回收部分蒸汽冷凝液熱能，進(jìn)一步減少預(yù)精餾塔再沸器蒸汽用量，改造后部分流程見(jiàn)圖2。

圖2 改造后部分流程注：原有設(shè)備用虛線框表示，新增設(shè)備用藍(lán)色實(shí)線框表示。

2.2 設(shè)備參數(shù)

設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備參數(shù)

3 改造效果

改造前后工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 改造前后工藝參數(shù)的對(duì)比

由表2可知，甲醇精餾工藝流程經(jīng)過(guò)改造后，預(yù)精餾塔粗甲醇入料溫度提高了19℃，入料溫度大幅度提高；加壓塔蒸汽冷凝液溫度降低了20℃，減少了加壓塔蒸汽冷凝液熱能損失，甲醇精餾過(guò)程中自身產(chǎn)生的熱能得到充分回收，精餾裝置熱能綜合利用率得到大幅度提高。

經(jīng)實(shí)際運(yùn)行表明，在精餾裝置生產(chǎn)負(fù)荷為125t/8h的狀況下，噸精甲醇蒸汽單耗由原來(lái)的約0.95t下降至0.89t，噸甲醇蒸汽用量減少0.06t；按甲醇精餾裝置開車300d/a計(jì)算，則可節(jié)約低壓蒸汽用量6 750t/a。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次工藝技術(shù)改造，甲醇精餾裝置熱能綜合利用率得到顯著提高，大幅降低了甲醇精餾裝置的蒸汽消耗。目前，該工藝流程已實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期、平穩(wěn)運(yùn)行，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到節(jié)能降耗目的，對(duì)高能耗的精餾行業(yè)有一個(gè)較好的借鑒意義。