肥第39卷第11期2011年11月甲醇精餾工藝流程分析田旭劉小英秦麗萍董士祥(北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)有限公司蘭州分公司730050)0前言產(chǎn)品,塔底排出的含微量甲醇及其它重組分的廢水送往水處理系統(tǒng)。隨著甲醇應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,甲醇及其衍生品放空作為替代能源的應(yīng)用也越來(lái)越得到人們的重視。CWRCWR大量煤基甲醇裝置在建或待建,而甲醇裝置的大GCWRCWR型化和工藝流程的優(yōu)化控制對(duì)節(jié)能降耗、提高經(jīng)CWS T濟(jì)效益有著至關(guān)重要的作用。本文采用PRO/Ⅱ化工流程模擬計(jì)算軟件,對(duì)甲醇精餾工藝的雙塔預(yù)精餾塔主精餾塔流程、三塔流程及四塔流程進(jìn)行了模擬計(jì)算、分析與比較。1流程簡(jiǎn)述圖1雙塔精餾工藝流程1.1雙塔流程1.2三塔流程雙塔精餾流程是我國(guó)老的甲醇裝置中采用較三塔流程是目前甲醇生產(chǎn)裝置應(yīng)用最廣泛廣的一種精餾流程(見(jiàn)圖1)。從合成單元來(lái)的粗的精餾工藝(見(jiàn)圖2),與雙塔流程最大不同是將甲醇經(jīng)泵加壓,再經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入預(yù)精餾過(guò)程分為加壓精餾和常壓精餾,充分利用精餾塔(常壓操作)。為了提高預(yù)精餾塔后甲醇加壓精餾塔冷凝器的高品位熱能作為常壓精餾的穩(wěn)定性并盡可能回收甲醇塔頂采用兩級(jí)冷凝,塔再沸器的熱源,減少蒸汽供應(yīng)量,以達(dá)到節(jié)能經(jīng)部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量雜質(zhì)留在降耗的目的。液相作為回流返回塔,二甲醚等輕組分(初餾分)由合成單元送來(lái)的粗甲醇經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)及少量的甲醇、水由塔頂逸出,塔底含水甲醇則由預(yù)精餾塔,溶解在粗甲醇中的低沸點(diǎn)雜質(zhì)在預(yù)泵送至主精餾塔。主精餾塔操作壓力稍髙于預(yù)精精餾塔塔頂精餾岀并送亼燃料管網(wǎng);從預(yù)精餾塔餾塔,但也可以認(rèn)為是常壓操作,塔頂?shù)玫骄状妓讈?lái)的物料經(jīng)泵加壓后,送亼加壓精餾塔。加不凝氣7 CWRCWRCwSCWScwR精中醇預(yù)精餾塔加壓精餾雜醇油壓精餾塔粗甲醇中國(guó)煤化工CNMHG圖2三塔精餾工藝流程小氮肥第39卷第11期2011年11月壓精餾塔塔頂為99.99%(體積分?jǐn)?shù))以上的甲醇不凝氣再經(jīng)洗滌后出裝置,冷凝液和洗滌水返回蒸氣,冷凝后的甲醇進(jìn)入回流槽,一部分作為精甲塔頂全回流。塔釜甲醇水經(jīng)泵加壓并與加壓精餾醇產(chǎn)品送到精甲醇混合罐,另一部分返回加壓精塔塔釜甲醇水換熱后進(jìn)亼加壓精餾塔,塔頂甲醇餾塔塔頂作為回流。在加壓精餾塔塔底排出的甲蒸氣進(jìn)入常壓精餾塔塔釜冷凝/蒸發(fā)器冷凝,冷凝醇水溶液送至常壓精餾塔。常壓精餾塔下部設(shè)雜液進(jìn)入回流罐,經(jīng)回流泵加壓后,一部分返回塔頂醇油采出口,抽出含甲醇、水的異丁基油,以保證作回流,另一部分為精甲醇產(chǎn)品出裝置。加壓精低于水沸點(diǎn)的雜質(zhì)(主要是醇類(lèi))分離出塔。常餾塔塔釜甲醇水自壓進(jìn)入常壓精餾塔精餾,塔頂壓精餾塔塔底采出的廢水送往廢水處理系統(tǒng)。分出剩余甲醇,塔釜水一部分返回預(yù)精餾塔塔頂1.3四塔流程洗滌器,剩余廢水去污水處理系統(tǒng)。側(cè)線抽出雜四塔精餾工藝流程見(jiàn)圖3。粗甲醇先后與常醇油進(jìn)入汽提塔,塔頂氣體返回常壓精餾塔,汽提壓精餾塔塔釜水、加壓精餾塔塔頂精甲醇換熱到塔側(cè)線雜醇油出裝置,塔釜水去污水處理或返回75℃左右進(jìn)入預(yù)精餾塔;塔頂氣經(jīng)過(guò)兩級(jí)冷凝,氣化工段使用。不凝氣CWR補(bǔ)充水CWR ICws/cWRCWS汽提塔預(yù)精餾塔加壓精餾塔雜醇油常壓精餾塔粗甲醇廢水圖3四塔精餾工藝流程2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3模擬過(guò)程設(shè)計(jì)以某企業(yè)生產(chǎn)裝置年產(chǎn)300kt精甲醇,3.1熱力學(xué)方程年運(yùn)行時(shí)間為7920h,粗甲醇總進(jìn)料量為物系主要組分為甲醇和水,另外還有少量的40880kg/h,溫度為40℃,壓力為0.4MPa(表二甲醚、乙醇、一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷、氮壓)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。粗甲醇的組成見(jiàn)表1。氣、氬氣等以及高沸物(主要為異丁醇)。醇水系表1粗甲醇的組成統(tǒng)屬于強(qiáng)非理想液體混合物,本文采用修正的組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%‖組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%NRTL熱力學(xué)計(jì)算模型進(jìn)行模擬。氫氣0.0003甲醚3.2模擬結(jié)果氧化碳000024‖乙醇雙塔流程、三塔流程以及四塔流程的物料平二氧化碳衡結(jié)果(其中各組分均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別見(jiàn)表2、氮?dú)?.03正丁醇0.00表3和表4。甲烷0.01異丁醇由表2~表4比較可以看出:3種流程都可產(chǎn)氬氣0.010.008出合格中國(guó)煤化工程產(chǎn)的精甲醇純水辛烷度稍低CNMHG的精甲醇純度相甲醇93.161當(dāng);3種流程的甲群廣星郁能達(dá)到要求。小氮肥第39卷第1期2011年11月表2雙塔流程物料平衡粗甲醇補(bǔ)充水預(yù)精餾塔塔頂主精餾塔塔頂主精餾塔塔頂精餾廢雜醇油(液)(液)不凝氣(氣精甲醇(液)體(氣)水(液)(液)氫氣/%0.00030.032500氧化碳/%0.000240.0260二氧化碳%80.1926氮?dú)?%3.2515甲烷/%0.011.083800000000000000氬氣/%4.282097.197315.8710甲醇/%93.16101.161899.957199.96482.311680.2155甲醚/%8.64960乙醇/%0.03650.02020.07632.0573丙醇/%0.0050.02890.1906丁醇/%0.000異丁醇/%0000.02970.12470.35621.5409丙酮%0.21600.0060.0150辛烷/%0.00500.020200總流量/(kg·h1)377,178737814.985764.09256540.091溫度/℃壓力/MPa00.1250.10.10.1030.103表3三塔流程物料平衡粗甲醇補(bǔ)充水預(yù)精餾塔塔頂加壓精餾塔常壓精餾塔精餾廢水雜醇油項(xiàng)目(液)(液)不凝氣(氣)精甲醇(液)精甲醇(液)(液)(液)氫氣/%0.0327氧化碳/%0.000240.0261氧化碳/%0.7480.57690000氮?dú)?%甲烷/%0.0101.0890000000000000000氬氣/%0.011.08905.8363.9945甲醇/%93.1611.042199.99740.451850.2184甲醚/%8.69020乙醇/%0.00010.00560.001510.4141丙醇%0.0050.00910.9751正丁醇/%0.0050000異丁醇/%0000.00870.99500.135210.611內(nèi)酮/%0.0080.01290.001辛烷/%0.0050.020100總流量/(kg·h-1)4000中國(guó)煤化工45150溫度/℃CNMHG壓力/MPa0.50.50.120.1030.105小氮肥第39卷第山期2011年11月表4四塔流程物料平衡項(xiàng)目粗甲醇補(bǔ)充水預(yù)精餾塔塔頂加壓精餾塔常壓精餾塔常壓精餾塔汽提塔雜醇油(液)(液)不凝氣(氣)精甲醇(液)精甲醇(液)廢水(液)廢水(液)(液)氫氣/%0.00030.0328氧化碳/%0.000.0262二氧化碳/%0.7400000080.90100000000000氮?dú)?.033.2802甲烷/%000000000000000氬45.8363.64150.00199.999695.08830.4825甲醇93.16199.984599.99740.000492.6417二甲醚/%8.7238乙醇/%0.050.00040.0010.00516.8575丙醇/%0.00010.34320.0152正丁醇/%0.3508異丁醇/%4.20860.0031內(nèi)酮/%0.19630.01410.00160000000辛烷/%0.0171總流量/(kg·h-1)40880373.878714941.851322868.28995816.5492582.5916293.429溫度/℃/MP30.50.50.150.90.130.1550.1454結(jié)果分析精餾塔,所以能耗相同。而四塔流程是將粗甲醇先后與常壓精餾塔塔釜水和加壓精餾塔塔頂精甲4.1能耗比較醇產(chǎn)品換熱,將粗甲醇進(jìn)料溫度提高到75℃左右雙塔、三塔及四塔流程的能耗比較見(jiàn)表5。后進(jìn)入預(yù)精餾塔。提高進(jìn)料溫度后,再沸器的蒸其中,冷卻水的消耗是指32℃的冷卻水被加熱到汽耗量有所降低,即降低了塔底熱負(fù)荷,而冷凝器42℃,蒸汽是指0.6MPa(表壓)的低壓蒸汽負(fù)荷維持不變,這樣可減少蒸汽用量;②三塔流程表5雙塔、三塔及四塔流程的能耗比較th所耗總冷卻水量和總蒸汽量分別為2267.2U/h項(xiàng)目雙塔流程三塔流程四塔流程和40.4t/h,大大少于雙塔流程,這主要是由于三塔流程中的常壓精餾塔塔釜再沸器加熱所需熱量預(yù)精餾塔塔頂冷卻水187.4塔底蒸汽5.1為加壓精餾塔塔頂蒸汽的冷凝熱,不需外界供熱,主精餾塔或塔頂冷卻水2403.4從而降低了熱能消耗;三塔流程加壓精餾塔和常加壓精餾塔塔底蒸汽39.431壓精餾塔的回流量之和較雙塔流程中主精餾塔的常壓精餾塔塔頂冷卻水1925.41828.1回流量小,因此耗用的蒸汽量及冷卻水量均相對(duì)塔底蒸汽較少,說(shuō)明三塔流程是一種節(jié)能型工藝,如果裝置塔頂冷卻水548.3汽提塔塔底蒸汽規(guī)模越大,則節(jié)能效果越顯著;③三塔流程與四塔其他物料耗冷卻水98.7152.231.2流程相比,2種流程都使用雙效精餾,因此加壓精餾塔和常壓精餾塔的能耗相當(dāng);由于四塔流程多總耗冷卻水2689.52267.22601.9了1臺(tái)汽提塔,使得其蒸汽耗量及冷卻水耗量均總耗蒸汽48.849.8增加;④由韋3和韋4可以看出,三塔流程可以產(chǎn)從表5中的數(shù)據(jù)可以看出:①雙塔流程和三出約中國(guó)煤化工要求,而四塔流程塔流程中預(yù)精餾塔的分離要求及操作條件完全相產(chǎn)出的CNMH%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))同都是將粗甲醇預(yù)熱到泡點(diǎn)65℃左右后進(jìn)入預(yù)完全符合AA級(jí)要求。小氮肥第39卷第11期2011年11月克勞斯硫回收工藝細(xì)節(jié)剖析劉學(xué)武李春蓮(山東兗礦集團(tuán)國(guó)宏化工有限責(zé)任公司鄒城273512)目前,克勞斯硫回收工藝在各化工企業(yè)的運(yùn)行情況不盡相同。比如,山東淄博齊魯石化公司、1燃料氣山東兗礦國(guó)泰公司的運(yùn)行情況非常穩(wěn)定,而在山兗礦國(guó)宏公司采用的燃料氣為液化石油氣東兗礦集團(tuán)國(guó)宏化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)兗而其它化工企業(yè)采用甲醇合成系統(tǒng)產(chǎn)生的弛放礦國(guó)宏公司)運(yùn)行情況卻不夠理想,故障頻發(fā),甚氣。燃料氣供應(yīng)比較穩(wěn)定,不受其它工段的影響,至導(dǎo)致停車(chē)。同樣的工藝卻出現(xiàn)了不同的運(yùn)行情能保證焚燒爐點(diǎn)火和系統(tǒng)升溫平穩(wěn)。因此,硫回況,故對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行了仔細(xì)分析。收系統(tǒng)可以在合成系統(tǒng)接凈化氣之前接酸性氣,必必必必必必必①必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必4.2綜合比較力差不能太小,否則會(huì)導(dǎo)致冷凝器、再沸器的換熱與雙塔流程相比,三塔流程利用蒸汽潛熱的面積過(guò)大;但此壓力差也不能太大,若加壓精餾塔多重效用,充分達(dá)到節(jié)能的目的,但其總投資增壓力過(guò)高,塔的強(qiáng)度要求勢(shì)必要提高,投資費(fèi)用必加、能耗大幅度下降,操作費(fèi)用也顯著降低。由于然增加,還必須提高加壓精餾塔進(jìn)料泵的功率,這同一流程設(shè)備投資增加的幅度較生產(chǎn)規(guī)模增加的樣就會(huì)降低三塔流程的節(jié)能效果?？梢?jiàn),必須優(yōu)幅度小得多,而噸甲醇能耗保持不變,所以同一流化設(shè)計(jì)三塔流程甲醇精餾系統(tǒng)。程投資的回收期隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而縮短。在四塔流程中,常壓精餾塔和回收塔之間存在般在100kt/a以上的甲醇裝置應(yīng)釆用三塔流程。動(dòng)量、熱量、質(zhì)量的傳遞關(guān)系,故回收塔的操作隨常四塔流程與三塔流程相比,總投資和能耗都?jí)壕s塔的變化而變化。減少常壓精餾塔的側(cè)線增加,但四塔流程的優(yōu)勢(shì)是可以產(chǎn)出高純度的甲抽出量,可明顯降低回收塔熱負(fù)荷,但直接影響常醇,并且裝置規(guī)模越大,這種經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)越明顯。另壓精餾塔塔底廢水中總醇含量,增加廢水處理系統(tǒng)方面,四塔流程中,常壓精餾塔塔底的廢水幾乎的負(fù)荷;提高常壓精餾塔側(cè)線抽出量,會(huì)明顯提高不含雜質(zhì),若將其用作預(yù)精餾塔的萃取水,則可節(jié)回收塔熱負(fù)荷。因此,應(yīng)根據(jù)常壓精餾塔進(jìn)料中雜約大量的脫鹽水。如果由于廢水循環(huán)而導(dǎo)致的高醇含量和各塔熱負(fù)荷的變化,適當(dāng)調(diào)整常壓精餾塔沸點(diǎn)雜質(zhì)的積累對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響,可以通過(guò)和回收塔的操作參數(shù),尋求到最優(yōu)化點(diǎn)。調(diào)節(jié)補(bǔ)充新鮮水的水量來(lái)抑制系統(tǒng)中高沸點(diǎn)物質(zhì)的積累,既節(jié)約用水又利于環(huán)保?？傮w而言,四塔5結(jié)語(yǔ)流程的優(yōu)勢(shì)在裝置規(guī)模越大時(shí)越能得到體現(xiàn),在通過(guò)計(jì)算分析表明:只有綜合考慮能耗和投環(huán)保方面也具有積極意義。資等因素,考慮所分離物系的具體特性、投資與經(jīng)4.3其它營(yíng)等因素,并結(jié)合生產(chǎn)條件和要求,才能找到最預(yù)精餾塔在設(shè)計(jì)和操作時(shí)應(yīng)給予一定的余可靠、最經(jīng)濟(jì)的甲醇精餾工藝方案。雙塔流程適量,保證粗甲醇濃度在一定范圍內(nèi)變化時(shí),盡量將用于小規(guī)模甲醇精餾裝置;對(duì)于大、中型甲醇精餾輕組分完全分離,保證甲醇質(zhì)量。根據(jù)雙效多精裝置,三塔左出四塔流程由于餾原理,要實(shí)現(xiàn)2臺(tái)塔的熱量互用,必須滿足加壓產(chǎn)出的精在大型甲醇裝精餾塔塔頂物料的露點(diǎn)溫度髙于常壓精餾塔塔底CNMHG置中將會(huì)更1液相的泡點(diǎn)溫度。但應(yīng)注意:2臺(tái)主精餾塔的壓收到修改稿日期201109-15)