甲醇精餾工藝的優(yōu)化分析

摘 要：甲醇精餾是現(xiàn)代化化工生產(chǎn)中必不可少的技術(shù)工藝實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，通過甲醇精餾，可以獲得高純度的甲醇產(chǎn)品，從而更好的適應(yīng)于工業(yè)生產(chǎn)以及能源節(jié)約型社會(huì)的構(gòu)建需求。本文基于研究現(xiàn)狀，首先介紹了甲醇精餾工藝的技術(shù)定義與相關(guān)原理，其次對(duì)甲醇精餾工藝流程與特征進(jìn)行了解析，并在最后對(duì)甲醇精餾工藝的優(yōu)化策略進(jìn)行了探討，希望可以有效提升甲醇精餾工藝技術(shù)應(yīng)用水平，從而提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，滿足工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展要求。

關(guān)鍵詞：甲醇精餾;工藝技術(shù);優(yōu)化策略

甲醇作為有機(jī)化工的基礎(chǔ)原材料，其在世界化工生產(chǎn)中占據(jù)著十分重要的地位。從世界范圍來看，甲醇的生產(chǎn)產(chǎn)量僅次于乙烯、丙烯等，所以是實(shí)現(xiàn)化工現(xiàn)代化的基礎(chǔ)原材料。近些年來，隨著我國化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)于甲醇生產(chǎn)純度與生產(chǎn)數(shù)量都提出了更高的要求，甲醇精餾作為實(shí)現(xiàn)高純度甲醇生產(chǎn)的必備工藝，因此得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。為了進(jìn)一步探討甲醇精餾工藝技術(shù)的優(yōu)化策略，現(xiàn)就甲醇精餾的定義與技術(shù)原理分析如下。

1 甲醇精餾工藝概述

1.1 技術(shù)定義

甲醇精餾工藝是指通過粗甲醇精餾工藝處理后得到精甲醇的生產(chǎn)工藝過程。在該生產(chǎn)過程中，需要脫離各種雜質(zhì)物，以此來提升甲醇的純凈度。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，粗甲醇中的相關(guān)組分如下表1所示。

1.2 技術(shù)原理

甲醇精餾的主要目的是去除掉粗甲醇中大量的雜質(zhì)，以此來達(dá)到精細(xì)化、高純度生產(chǎn)的目的。作為多級(jí)分離工程，甲醇精餾需要經(jīng)過多次精餾來實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的去除。從技術(shù)原理上來看，其主要利用氣液兩相組分的揮發(fā)度差異來進(jìn)行分離。一般來說，甲醇精餾過程中需要首先對(duì)粗甲醇進(jìn)行加熱，達(dá)到一定的溫度后會(huì)氣化，此時(shí)氣相中沸點(diǎn)較低的物質(zhì)會(huì)成為氣體，氣相較高的經(jīng)過冷凝后，不易分離的材料也會(huì)被分離出來。整個(gè)分餾過程中需要輸入大量的能量，以此來促進(jìn)粗甲醇向著精甲醇的方向轉(zhuǎn)變。根據(jù)上述技術(shù)原理我們不難判斷，系統(tǒng)中對(duì)于能量需求最高的環(huán)節(jié)就是熱量的輸入環(huán)節(jié)，通過冷量冷凝與冷卻，綜合利用能源實(shí)現(xiàn)換熱網(wǎng)絡(luò)的配置，從而達(dá)到精餾系統(tǒng)節(jié)能控制的效果。

2 甲醇精餾工藝流程分析

甲醇精餾工藝類型十分豐富，其中應(yīng)用較為廣泛的可以歸納為傳統(tǒng)甲醇精餾技術(shù)與新型甲醇精餾技術(shù)，分別分析如下。

2.1 傳統(tǒng)甲醇精餾技術(shù)

傳統(tǒng)甲醇精餾技術(shù)中，雙塔精餾是國內(nèi)應(yīng)用最早，也是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)類型之一。作為最早進(jìn)入我國并參與生產(chǎn)的設(shè)備，該類型的生產(chǎn)模式準(zhǔn)備了預(yù)精餾與主精餾兩個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。其中，預(yù)精餾會(huì)通過輕組分脫除的方式來進(jìn)行處理，隨后甲醇、水等重組分進(jìn)入到主精餾生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行進(jìn)行蒸餾，通過去除重組分來達(dá)到最終產(chǎn)品的處理效果。三精餾塔在原基礎(chǔ)上添加了加壓塔與常壓塔，通過精餾塔細(xì)分的方式來添加塔頂氣相高壓處理的環(huán)節(jié)，通過高熱值來提升分離的效率與密集程度，在提升生產(chǎn)的效率與產(chǎn)品純度方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。四精餾塔則在三精餾技術(shù)上進(jìn)行了升級(jí)，添加了回收塔，重點(diǎn)對(duì)常壓塔當(dāng)中采出的雜醇進(jìn)行提煉，有效提升了資源的綜合利用效率，減少了浪費(fèi)，也就提升了節(jié)能降耗整體水平。

2.2 新型甲醇精餾技術(shù)

新型甲醇精餾技術(shù)是一種基于傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)革新發(fā)展而來的技術(shù)，該技術(shù)通過五塔精餾的方式來滿足甲醇精餾的實(shí)際需求。其中包括了脫輕、常壓、低壓、高壓以及回收等五個(gè)環(huán)節(jié)，通過大量的配套設(shè)備來達(dá)到預(yù)定的脫離需求。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，低壓精餾塔的塔頂為常壓塔提供基本熱量，而常壓、低壓與高壓塔均實(shí)現(xiàn)熱量的收集，通過塔頂氣相提供熱量的方式來進(jìn)行熱量循環(huán)，降低能耗的同時(shí)還提升了生產(chǎn)的效率，滿足了現(xiàn)代化甲醇精餾工藝的實(shí)現(xiàn)需求。新型甲醇精餾技術(shù)相比于傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，包括操作能耗低、經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性更好等等。另外，由于操作的流程實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化，所以對(duì)于人員的操作能力要求不高。另外，常規(guī)的四塔精餾技術(shù)中常壓塔、回收塔需要對(duì)塔頂?shù)募状紳舛冗M(jìn)行控制，控制難度高、后期維護(hù)難度大。采用五塔工藝則可以有效節(jié)約能量消耗，簡化操作流程與各項(xiàng)指標(biāo)，確保塔頂產(chǎn)品的整體穩(wěn)定性。另外，新型甲醇精餾工藝生產(chǎn)過程中三塔塔釜不需要進(jìn)行專門控制，甚至可以通過設(shè)置吸收塔的方式來降低污染排放量，從而更好的適應(yīng)工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，為進(jìn)一步提升甲醇產(chǎn)品的收率奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 甲醇精餾工藝的優(yōu)化

甲醇精餾工藝技術(shù)的革新需要同時(shí)關(guān)注生產(chǎn)過程、質(zhì)量穩(wěn)定性以及參數(shù)控制等內(nèi)容，分別探討如下。

3.1 生產(chǎn)過程中的優(yōu)化

在甲醇精餾生產(chǎn)過程中，需要做好換熱網(wǎng)絡(luò)的控制，這也是實(shí)現(xiàn)能源消耗控制的主要途徑。實(shí)際上，影響甲醇精餾工藝成本的因素很多，除了粗甲醇的組分差異之外，還包括進(jìn)料環(huán)境、操作回流比等等。在生產(chǎn)過程中，直接影響到傳熱效率的是精餾塔的回流量，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來看，回流比會(huì)影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)過程中的蒸汽消耗量。隨著回流比的變化，產(chǎn)品的質(zhì)量也會(huì)發(fā)生變化，在回流比增加時(shí)，蒸汽消耗也會(huì)進(jìn)一步增加，所以需要根據(jù)實(shí)際的操作要求選擇適應(yīng)性更強(qiáng)的回流比，以此來確保在滿足生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)能耗最優(yōu)化。

3.2 粗甲醇質(zhì)量控制

甲醇精餾生產(chǎn)過程中，粗甲醇的質(zhì)量也是一個(gè)影響生產(chǎn)成本與工藝流程的重要參數(shù)。實(shí)際生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)，如果粗甲醇當(dāng)中的乙醇、水比例較高，往往會(huì)引發(fā)精餾過程較長，導(dǎo)致蒸汽的消耗量較大，從而帶來成本方面的問題。所以，在進(jìn)行粗甲醇選擇時(shí)，需要盡可能的進(jìn)行質(zhì)量整體控制，降低水、乙醇的比例，從而有效降低粗甲醇質(zhì)量對(duì)于后續(xù)生產(chǎn)的不良影響。

3.3 精餾塔壓力與溫度控制

精餾塔的壓力、溫度都是甲醇精餾生產(chǎn)過程中的重要技術(shù)參數(shù)，根據(jù)實(shí)際的換熱需求來進(jìn)行壓力調(diào)整，能夠更好的滿足精餾塔的能量匹配。一般來說，無論是三塔、四塔和五塔生產(chǎn)，各個(gè)塔之間的能量都會(huì)相互影響，所以要根據(jù)實(shí)際換熱需求進(jìn)行匹配，達(dá)到生產(chǎn)技術(shù)與參數(shù)穩(wěn)定，從而在穩(wěn)定輸出產(chǎn)品的同時(shí)更好的控制成本。

3.4 優(yōu)化測(cè)線采出位置

測(cè)線采出環(huán)節(jié)是主要的雜質(zhì)分離控制環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)程度將決定最終產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。一般來說，選擇測(cè)線采出的位置需要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具體的位置對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、能耗以及產(chǎn)品質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生影響，最好能夠根據(jù)生產(chǎn)過程中的具體產(chǎn)出情況進(jìn)行多次調(diào)整，以此來更好的匹配生產(chǎn)需求，更接近最優(yōu)采出位置，提升生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。

4 總結(jié)

綜上所述，作為化工生產(chǎn)中必不可少的原材料，甲醇的生產(chǎn)對(duì)于化工行業(yè)的整體發(fā)展尤其關(guān)鍵。隨著甲醇產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量要求持續(xù)提升，國內(nèi)的甲醇精餾工藝技術(shù)也在不斷的革新，除了常規(guī)的雙塔精餾技術(shù)外，還逐步發(fā)展為五塔精餾的先進(jìn)技術(shù)，在工藝流程設(shè)計(jì)與生產(chǎn)力等方面實(shí)施科學(xué)優(yōu)化，可以更好的滿足工藝流程參數(shù)調(diào)整與技術(shù)革新的要求，進(jìn)而達(dá)到保質(zhì)保量生產(chǎn)高純度甲醇的目標(biāo)，為促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展做出積極有價(jià)值的貢獻(xiàn)。

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作者簡介：

李佩東（1990- ），男，山西大同人，本科，助理工程師，從事甲醇精制工作研究。