精甲醇及MTO級甲醇精餾工藝技術(shù)分析

周鵬剛（兗礦國宏化工有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)寧 273512）

目前，粗甲醇提純技術(shù)主要以雙塔以及三塔雙效精餾工藝為主，過去，甲醇精餾工藝以鋅鉻作為催化劑，在30Mpa的壓力下精制甲醇。工藝流程包括中和、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，最后得到精甲醇。其中粗甲醇中的雜質(zhì)組分包括醇、醚、酯、胺等40多種，重組分約占甲醇總質(zhì)量的4%-5%，而輕組分約占甲醇總質(zhì)量的1%，利用精餾工藝能夠?qū)㈦s質(zhì)組分有效分離。與此同時(shí)，精甲醇的精餾工藝也為MTO（甲醇制烯烴）產(chǎn)業(yè)提供了重要的技術(shù)支持。

1 雙塔精餾工藝流程

雙塔精餾工藝采用的裝置包括預(yù)精餾塔以及精餾塔，主要工藝流程是：將粗甲醇注入粗醇貯槽當(dāng)中，由粗甲醇泵提壓并經(jīng)流量計(jì)控制送入粗甲醇預(yù)熱器，預(yù)熱溫度控制在60—90℃之間，然后經(jīng)過粗甲醇過濾器對其進(jìn)行過濾，從預(yù)精餾塔的進(jìn)料口進(jìn)入到預(yù)精餾當(dāng)中，同時(shí)，利用5%—8%的NaOH溶液從堿液揚(yáng)液器由轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后加入粗醇預(yù)熱器前充分混合，而冷凝水從冷凝水泵送入預(yù)精餾塔液受槽當(dāng)中作為萃取劑。預(yù)精餾塔底部的再沸器對粗甲醇物料進(jìn)行間接加熱，直至物料氣化[1]。

當(dāng)預(yù)精餾塔頂部釋放出來的甲醇蒸汽混合物在冷凝器的冷凝作用下，其中一部分冷凝為液體進(jìn)入到預(yù)精餾塔液受槽，并與受槽內(nèi)的冷凝水相混合，上部輕餾分油不定期排至分油罐，下部的液體經(jīng)回流泵提壓后作為回流液，其余未被冷凝的醚類等低沸點(diǎn)氣體經(jīng)過液封槽水封、放空管、阻火器排入大氣當(dāng)中，最后在主精餾塔的上部出口處采出精甲醇，而塔底的殘液則由薄膜調(diào)節(jié)閥控制排放，傳送至甲醇?xì)堃汗蕻?dāng)中，并結(jié)合相關(guān)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對廢液進(jìn)行統(tǒng)一處理。

在精甲醇生產(chǎn)過程中，將生成大量的甲酸、乙酸等酸性物質(zhì)，因此，加入適量NaOH堿溶液的主要目的是起到中和酸性物質(zhì)的作用，使PH 值始終保持在7—9之間，這樣，能夠有效避免堿液腐蝕精餾設(shè)備，以延長精餾裝置的使用壽命，雙塔精餾工藝流程圖如圖1所示。

圖1：雙塔甲醇精餾工藝流程圖

2 三塔雙效甲醇精餾工藝流程

三塔雙效甲醇精餾工藝的主要裝置包括預(yù)精餾塔、加壓塔、常壓塔組成的精餾系統(tǒng)。主要工藝流程是：首先將粗甲醇注入粗甲醇貯槽當(dāng)中，利用動力泵將粗甲醇引入粗甲醇預(yù)熱器，當(dāng)蒸汽冷凝液的溫度提升至60℃左右時(shí)進(jìn)入到脫醚塔，脫醚塔下部的再沸器的壓力值為0.5Mpa，溫度在80℃左右，塔頂溫度用回流液控制在70℃左右，而脫醚塔冷凝器的排氣溫度應(yīng)當(dāng)控制在55℃以下。對于粗甲醇的PH值控制類似于雙塔精餾工藝，也是利用加入堿性物質(zhì)以中和粗甲醇當(dāng)中酸性物質(zhì)，以降低酸性物質(zhì)對精餾設(shè)備的腐蝕率，此外，為了增加輕組分物質(zhì)與甲醇的沸點(diǎn)差，一般將預(yù)后粗甲醇的比重控制在0.86—0.88之間。

當(dāng)液體從脫醚塔的冷凝器進(jìn)入到脫醚塔的回流槽以后，在回流泵的作用下，打入脫醚塔內(nèi)作為回流，從排氣冷凝器冷凝下來的低沸點(diǎn)液體經(jīng)過除雜工序后注入貯槽，進(jìn)而在加壓塔的頂部得到精甲醇產(chǎn)品，與此同時(shí)，當(dāng)塔底物料進(jìn)入到常壓塔后，在塔底形成的甲醇往往含有大量的廢水，而三塔精餾工藝中的常壓塔以恰恰以加壓塔的塔頂蒸汽作為熱源，這樣，能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的，三塔雙效精餾工藝流程如圖2所示。

3 雙塔精餾工藝與三塔雙效精餾工藝的比對分析

雖然雙塔與三塔精餾工藝都能夠滿足生產(chǎn)精甲醇的要求，但是二者生產(chǎn)工藝流程上面存在較大的差異，主要體現(xiàn)在能量消耗以及成本投入方面。對于三塔精餾工藝流程來說，在制備精甲醇過程中，無需利用外界供熱來提供熱量，這就大幅降低了熱能損耗，而在甲醇產(chǎn)量相同的情況下，三塔工藝流程用到的冷卻水量與蒸汽量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于雙塔工藝流程的用水與用汽量。在精餾過程中，往往需要對乙醇進(jìn)行有效分離，但是雙塔與三塔工藝流程相比，分離乙醇的能力相對較弱[2]。此外，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面分析，雙塔精餾工藝投資小、裝置簡單、建設(shè)周期短，而三塔精餾工藝的投入成本較高，裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，安裝過程較為繁瑣。

圖2：三塔雙效甲醇精餾工藝流程圖

4 MTO級甲醇精餾工藝流程

甲醇制烯烴作為生產(chǎn)低碳烯烴的關(guān)鍵技術(shù)，MTO反應(yīng)對甲醇中的金屬尤其是堿金屬的含量提出了較高要求，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)當(dāng)小于等于0.1≤10-6，如果金屬的含量較高，極易引起MTO催化劑中毒，而給烯烴收率造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，需要對粗甲醇采取精餾工藝，主要工藝流程是：利用三個(gè)串聯(lián)的多效蒸發(fā)器，對金屬雜質(zhì)進(jìn)行壓縮，以實(shí)現(xiàn)排污脫雜的目的。當(dāng)粗甲醇進(jìn)入到穩(wěn)定塔以后，能夠快速脫除粗甲醇中的殘留氣體以及少量低沸物，借助于穩(wěn)定塔中的回流冷凝器，大部分的粗甲醇在冷凝器當(dāng)中冷凝，然后進(jìn)入到穩(wěn)定塔的回流罐當(dāng)中，此時(shí)，未被冷凝的氣體則送出界區(qū)。一級蒸發(fā)器由低壓蒸汽提供熱量，產(chǎn)生的甲醇蒸汽先行進(jìn)入到二級蒸發(fā)器，最后再通過三個(gè)蒸發(fā)器的共同作用，甲醇蒸汽被冷卻到40℃左右，將其送入MTO工段作為主原料。

5 結(jié)語

從雙塔與三塔甲醇精餾的工藝流程可以看出，三塔雙效精餾工藝能夠大幅降低能量消耗，有效提升精甲醇的生產(chǎn)效率，是甲醇生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)下乃至未來一段時(shí)期內(nèi)的主導(dǎo)技術(shù)類型。而隨著MTO級的甲醇精餾工藝的日漸純熟，該技術(shù)也必將帶動和引領(lǐng)低碳烯烴生產(chǎn)的未來發(fā)展方向。