甲醇三塔精馏工艺

第３３卷第６期　２０１０年６月　工　Ｖｏ１Ｊ．３３Ｎａ　６　ｕｎ．２０１０　甲醇三塔精馏工艺　褚立志　（河北正元化工工程设计有限公司，河北石家庄０５００６１）　［摘要］介绍了三塔精馏工艺，论述了三塔精馏的优点及工艺运行控制要点，并提出了改进方法。　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１００３—５０９５（２０１０）０６—００５０—０３　［关键词】甲醇：甲醇精馏；工艺　［中图分类号］ＴＱ　２２３．１２　１　甲醇［Ｉ－３］是重要的有机化工基础原料，以其为原　料可生产甲酸、甲醛、乙酸、甲酸甲脂、甲胺、二甲醚等　多种化工产品。甲醇是一种清洁的燃料，除了直接掺　入汽油、柴油作为燃料外，燃料电池技术正越来越受　到人们的关注［４．ｂ３。而且，随着甲醇衍生物及其下游产　品的迅速发展，甲醇需求量越来越大，因此甲醇产品　质量和甲醇装置的节能降耗越来越引起人们的关注［６］。　甲醇精馏装置是甲醇生产的重要后处理工序，其能耗　占甲醇生产总能耗的２０％左右。甲醇精馏技术的好坏　直接关系到精甲醇的质量，先进、节能、高效的精馏装　置，对降低成本、节能降耗、提高产品竞争力和企业经　济效益起到重要的作用。目前甲醇三塔精馏技术　图１甲醇精馏工艺流程　加压塔釜液经减压阀减压后，进入常压塔进行精　馏。塔顶气相甲醇进入常压塔冷凝器冷却进入常压塔　回流槽。一部分由常压塔回流泵加压回流至常压塔　顶，其余部分经常压塔精醇冷却器冷却至≤４０℃，进　入精醇计量槽作为产品。　具有热利用率高、消耗低、易操作、产品质量好、环保　效益高等特点，越来越多地被广泛推广和应用。　１　ｓ＿￣ｇ－Ｊ：艺流程　粗醇贮槽中的粗醇液加碱后，用粗醇泵加压，经　粗醇预热器加热至６５℃进入脱醚塔进行精馏。塔顶　气相经脱醚塔冷凝器、排气冷凝器冷却，不凝气送硫　常压塔釜液流入残液槽，经残液泵送往界外处　理。常压塔采出的乙醇和异丁基油经杂醇油冷却器冷　却流入异丁基油贮槽。　汽包来的蒸汽分别送至脱醚塔再沸器和常压塔　再沸器加热，冷凝后液体给预后粗醇预热器、粗醇预　热器加热后，进入冷凝水槽，经冷凝水泵送往锅炉。三　塔精馏操作条件见表１。　表１三塔精馏操作条件　回收，冷凝液流入脱醚塔回流槽。在脱醚塔回流槽中，　槽底甲醇液用脱醚塔回流泵打入脱醚塔回流；中上部　的杂醇流入油水中间槽。　脱醚塔釜液用加压泵加压，经预后粗醇预热器加　亟鱼　整　垡塑堕　！垦堕　旦回　１２５￣１３５　１０４￣Ｉ　１０　１．５～２．５　Ｉ．５～２．５　鱼蕉　热后，进入加压塔进行精馏。塔顶气相甲醇送入常压　塔再沸器，作为常压塔底热源，被冷凝成液体进入加　压塔回流槽，一部分由加压塔回流泵加压回流至加压　塔顶，其余部分经加压塔精醇冷却器冷却至≤４０℃　譬　０．Ｍ～０－０２ｓ　ｏ～　ｅ　ｓ～ｓｏ　０．ｓ～Ｌｏ是　垂、　ｏ．４５～０．５５　１２０－－－￣１２５　０．０２５￣０．０３５　６６＂－－，６８　２三塔精馏系统的优点　２．１产品质量高　进入精醇计量槽作为产品。甲醇精馏系统工艺流程见　图ｌ。　［收稿日期】２０１０—０２－１７　［作者简介］褚立志（１９８０一），男，助工，主要从事化工工程设计　方面工作。　双塔精馏生产的精甲醇产品中乙醇和有机物杂　质含量只能控制在一定范围，根据粗甲醇质量的不　同，精甲醇中乙醇的含量约为１００￣６００　ｍｇ／ｋｇ；三塔　精馏生产的精甲醇质量一般能够达到美国从级标　第６期　褚立志：甲醇三塔精馏工艺　准，其中的乙醇质量分数只有８．０×１０一ｓ左右。　２．２节能降耗　蒸汽和循环水消耗低主要在于：（１）两塔精馏的　预塔再沸器、主塔再沸器和预塔预热器均需蒸汽提供　热源；三塔精馏的常压塔再沸器（主塔再沸器）的热源　不再是蒸汽，而是用来自加压塔顶１２１℃甲醇饱和　蒸气经液化放出的潜热供常压塔。（２）粗醇预热器（预　塔预热器）的加热源不再直接利用蒸汽加热，而是利　用脱醚塔再沸器（预塔再沸器）和加压塔再沸器蒸汽　冷凝液将粗甲醇加热到饱和温度。因此蒸汽消耗量　低，随之循环水用量减少。按吨精甲醇消耗计，蒸汽三　塔精馏为０．９～１．３　ｔ，两塔精馏为１．５～１．８　ｔ；循环　水三塔精馏为６０￣８０　ｍａ，两塔精馏为１５０￣１８０　ｉｎａ。　３工艺运行控制要点及意义　３．１脱醚塔的控制　３．１．１脱醚塔加碱量的控制　防止粗甲醇中微量酸性物质腐蚀塔内件及促进　胺类和羰基物的分解，控制脱醚塔釜液ｐＨ在７～９的　范围内，在精甲醇碱度不超标下，保持足够的加碱量，　可保证产品的质量控制在优等品指标内。　３．１．２控制脱醚塔的回流量　脱醚塔保证一定的回流量是必要的，能有效地脱　除轻组分，但回流量不能太大，否则会增加蒸汽消耗。　控制预塔塔顶的温度和压力的同时，通过控制脱醚塔　再沸器的蒸汽量和脱醚塔冷凝器的冷却水量来要保　证预塔足够的回流量。　３．１．３控制脱醚塔冷凝器温度　脱醚塔冷凝器的温度控制在既能保证轻组分的　彻底脱除，又不导致甲醇蒸气的流失为宜。温度太低，　不利于脱除轻组分杂质；温度太高，造成甲醇蒸气大　量流失。控制脱醚塔冷凝器在适宜的温度下运行是维　持产品质量、降低消耗的重要手段。　３．１．４控制脱醚塔塔顶不凝气温度　根据甲醇合成触媒使用的不同时期，采取动态控　制不凝气温度。不凝气温度的高低决定着轻组分的脱　除效果。脱醚塔的主要作用是脱除甲酸甲酯、二甲醚、　丙酮等轻组分。　３．１．５控制预塔补水的量和位置　补水的位置选在预塔冷凝器上，然后进入脱醚塔　回流槽，萃取和分离有一定的停留时间，进而大大提　高萃取的效果。补水量一般使脱醚塔塔釜甲醇质量分　数控制在８８％￣８９％。控制过高，会明显降低脱醚塔的　生产能力，增加蒸汽和动力消耗，同时对三塔其他工　艺条件的控制也会带来一定难度。当正常操作精甲醇　的水溶性和高锰酸钾值不易达到质量指标时，可以适　当增加补水量。脱醚塔补水是稳定和提高精甲醇水溶　性和稳定性的一项重要操作手段。　３．２加压精馏塔和常压精馏塔的控制　从流程上来看，加压精馏塔与常压精馏塔串联操　作，相互影响，相互制约。首先要把握好物料平衡，特　别是在处理两塔的热量平衡、物料平衡、气液平衡方　面要慎重。　３．２．１加压精馏塔塔顶压力的控制　加压精馏塔塔顶热气体作为常压精馏塔再沸器　的热源，必须使其顶部气相具有较高的温度品位，与　常压精馏塔釜有一定温差，参考一般热虹吸式再沸器　的计算，其传热温差为２５℃，本文选取传热温差至　少为１５￣１６℃。压力不足，塔顶甲醇蒸气量下降，影　响常压精馏塔再沸器的供热量。直接导致常压塔釜温　度下降、废水含量超标、甲醇收率降低；压力过高，影　响精甲醇的水溶性、氧化性等质量指标。维持加压精　馏塔塔顶压力稳定，对保证精甲醇的优等品率至关重　要。　３．２．２常压精馏塔塔顶压力的控制　常压精馏塔压力依据生产负荷而定，在满负荷运　行情况下，常压塔塔顶压力尽量控制在低限；在生产　负荷低的情况下，不要控制灵敏板温度过低，造成废　水中甲醇含量过高，造成浪费和污染环境。总之，保证　常压精馏塔正压操作。　３．２．３加压精馏塔和常压精馏塔回流比的控制　只有控制一定的回流比，才能保证精甲醇产品的　优等品率，同时降低蒸汽消耗（可参考表１）。　３．２．４加压精馏塔和常压精馏塔采出比的控制　由于加压精馏塔和常压精馏塔串联运行，必须控　制好两塔的热量、物料和气液平衡，其中物料平衡是　维持三大平衡的基础。既要保证常压精馏塔得到足够　热量，又要不引起常压塔负压异常现象。两塔采出比　例分配原则是维持常压塔热量要求的前提下，加压塔　采出尽可能上限操作。　４不足之处及解决办法　４．１考虑到环保要求，增加一台汽提塔，当常压塔塔　底废水在甲醇质量分数＞０．１％时，可送往汽提塔进一　步处理。这样不仅进一步回收甲醇，排放的残液又不　会产生环境污染。　４．２考虑到残液蒸发问题，由于当常压塔塔底废水　在甲醇质量分数＜０．１７６时，残液未经冷却，直接排入　５２·　河北化工　［１］冯元琦．甲醇［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０００．　第６期　残液槽，残液温度一般在１０４～１１０℃，残液蒸发影　响工作环境，增设一台废水冷却器，可以解决问题。　４．３三塔精馏装置中的冷却器均采用蒸发式冷凝　器。该冷凝器是符　‘低消耗、低排放、高效率”的换热　器，其优点：（１）循环水量仅为水冷式冷却器的５％～　１５％，有效节约了冷却水。（２）蒸发式冷凝器为自身独　立循环冷却系统，不受其他设备影响，循环水质易于　保证，并且与传统单独设置循环塔相比不需购置和建　造配套设施（专用冷却塔、循环水泵、加药装置等），减　少工艺处理环节（供水、过滤、废水处理等），节约投资　４０％～６０９６，同时运行费用可降低４０％￣５０％。（３）可以　有效避免传统水冷方式中一旦冷却介质泄漏水中所　造成的污染问题。　［参考文献］　［２］宋维端，肖任坚，房鼎业．甲醇工学［Ｍ］．北京：化学工业出版社，　ｌ９９ｌ＿　［３］王乃继，纪任山．王维，等．合氧燃料一甲醇合成技术发展现状　分析（一）［Ｊ］．洁净煤技术，２００４，ｉ０（１）：２９—３４．　［４］沈佩芝，雷玉萍．甲醇市场状况及科技开发进展［Ｊ］．化工进展，　２００３，２２（１）：９４—９８．　［５］程立泉，沈佩芝．甲醇热点下游产品的开发应用［Ｊ］．化工进展，　２００４，２３（１０）：ｌ　ｌ３８—１　１３４．　［６］罗保军．甲醇的生产及需求预测［Ｊ］．化工中间体（科技产业版），　２００４，ｌ（２）：２１—２６．　［７］黄洁，高燕如，张振欧，等．甲醇精馏加压双效三塔流程初探［Ｊ］．　石油化工设计，２００４，２１（１０）：６－８．　［８］林长青，张振欧．甲醇三塔精馏工艺中加压塔与常压塔工作状态的　优化［Ｊ］．化肥设计，２００５，３２（６）：１８—２０．　ＡｐｐＵｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｈｒｅｅ——Ｔｏｗｅｒ　Ｒｅｃｔｉｆｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ｍｅｔｈａｎｏｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ＣＨＵ　Ｌｉ—ｚｈｉ　（Ｈｅｂｅｉ　Ｚｈｅｎｇｙｕａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５００６１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｒｅｅ—ｔｏｗｅｒ　ｒｅｃｔｉｆｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｏｉｎｔ　ｗａｓ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｈａｎｏｌ：ｍｅｔｈａｎｏｌ　ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　米米米米米米米米米米亨＝∈眯米米米米米米米米｛　米米｛　米米　（上接第２４页）　［５］Ｃｈｅｎ　ＣＭ，Ｇｏｔｈｊｅｌｐｓｅｎ　Ｌ，Ｓｃｈｏｒｋ　Ｆ．Ｐｏｌｙｍ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｅｎｇ．［Ｊ］，　１９８６。４（１）：１．　［１１］Ｌｉｍｏｕｚｉｎ　Ｃ，Ｃａｒｉｇｇｉａ　Ａ，Ｇａｎａｃｈａｕｄ　Ｆ，ｅｔ　ａ１．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ　［Ｊ］，２００３．３６（３）：６６７．　［１２］Ｃａｕｖｉｎ　Ｓ，Ｓａｄｏｕｎ　Ａ，Ｓａｎｔｏｓ　Ｒ，ｅｔ　ａ１．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ［Ｊ］，　２００２。３５（２１）：７　９１９．　［６］Ｄｅｌｇａｄｏ　Ｊ，Ｅ１一Ａａｓｓｅｒ　ＭＳ，Ｓｉ　ｌｅｂｉ　ＣＡ，ｅｔ　ａ１．Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉ．ａｎｄ　Ｅｎｇ．［Ｊ］，１９８６，５（４）：４４４．　［７］Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ　ＶＳ，Ａｓｕａ　ＪＭ，Ｅ１一Ａａｓｓｅｒ　ＭＳ，ｅｔ　ａ１．Ｐｏｌｙｍ　Ｓｃｉ．　［１３］Ｂａｒｒｅｒｅ　Ｍ，Ｌａｎｄｆｅｓｔｅｒ　Ｋ．Ｐｏｌｙｍｅｒ［Ｊ］，２００３，４４（１０）：２　８３３．　［１４］Ｌａｎｄｆｅｓｔｅｒ　Ｋ．Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］。２００１，１３（１０）：７６５．　［１５］Ｍｏｎｔｅｎｅｇｒｏ　Ｒ，Ａｎｔｏｎｉｅｔｔｉ，Ｍａｓｔａｉ　Ｙ，ｅｔ　ａ１．Ｐｈｙｓｉｃａｌ　（Ｐｈｙｓｉｃｓ）［Ｊ］．１９９１，２９（４）：４８３．　［８］Ｆｏｎｔｅｎｏｔ　Ｉｃ，Ｓｃｈｏｒｋ　Ｆ．Ｐｏｌｙｍ　Ｒｅａｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］，１９９２，　ｌ（１）：７５．　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｂ［Ｊ］，２００３，１０７（２１）：５　０８８．　［１６］Ｖａｉｈｉｎｇｅｒ　Ｄ，Ｌａｎｄｆｅｓｔｅｒ　Ｋ，Ｋｒａｕｔｅｒ　Ｉ．ｏｔ　ａ１．Ｍａｃｒｏｍ０１ｅｃｕ１ａｒ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ［Ｊ］，２００２，２０３（１３）：１　９６５．　［９］Ｓａｍｅｒ　ＣＪ，Ｓｃｈｏｒｋ　ＦＪ．Ｐｏｌｙｍ　Ｒｅａｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇ．［Ｊ］，１９９７，５（３）：８５．　［１０］Ｍａｉ　ｔｒｅ　Ｃ，Ｇａｎａｃｈａｕｄ　Ｆ，Ｆｅｒｒｅｉｒａ　０，ｅｔ　ａｌ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ　［Ｊ】。２０００，３３（２１）：７　７３０．　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎ　Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ＳＵＮ　Ｙａｎ，ＹＡＮ　Ｔｉｎｇ—ｉｉ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｇｏｔ　ｄｏｔａｌｌｓ　Ｉｔ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｍｉｎｉｅｍｕｌ　．　一ｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｅｍｕｌｓｉｏｎ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎ　ｐｏｌｙｍｅｒ—　ｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ａｌｓｏ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｅｍｕｌｓｉｏｎ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｍａｄｅ　ｒｅａｄｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｓｔｕｄｙ，ｗｈｉｃｈ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｍｕｌｓｉｏｎ　ｐｏｌｙｍｅｒ—　ｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｌａｔｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｍｉｇｈｔ　ｈａｖｅ　ｈａｄ　ａ　ｇｒｅａｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎ；ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ：ｅｍｕｌｓｉｏｎ：ｍｅｃｈａｎｉｓｍ