第35卷第3期化工設(shè)計(jì)通訊Vol.35 No.32009年9月Chemical Engineering Design CommunicationsSepl.2009甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較程建光陸麗萍張雷(兗礦國泰化T有限公司,山東滕州277527)摘要:近年來隨著煤化工產(chǎn)業(yè)的快 速發(fā)展,甲醇作為煤化工的主要產(chǎn)品也得到了迅猛發(fā)展,隨著甲醇工業(yè)的發(fā)展,和甲醇生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)也得到了快速發(fā)展,在甲醇甲醇生產(chǎn)過程中,甲醇精餾做為整個(gè)甲醇生產(chǎn)過程中能耗占近20%的一-個(gè)工段，更是技術(shù)攻關(guān)、節(jié)能、提升產(chǎn)品質(zhì)量的重點(diǎn)環(huán)節(jié),因此甲醇精餾技術(shù)的攻關(guān)和優(yōu)化日益引起人們關(guān)注,目前甲醇生產(chǎn)中普遍使用的精餾工藝有雙塔精餾和三塔精餾技術(shù)，在此就甲醇雙塔精餾和三塔精餾從工藝流程、投資、產(chǎn)品質(zhì)量、操作、能耗等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合比較探討。關(guān)鍵詞:雙塔;三塔;精餾中國分類號:T0223.12*1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章 編號:1003 - 6490(2009)03- 0030-04濟(jì)效益和市場競爭力的重要舉措。0引言1精餾原理甲醇作為重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料,在化工產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用,近年來隨著煤化工產(chǎn)業(yè)的興起,精餾是根據(jù)在相同溫度下,同-液體混合物中不各地甲醇生產(chǎn)廠都如雨后春筍般拔地而起,目前國內(nèi)同組分的揮發(fā)度不同,經(jīng)多次部分氣化和多次部分冷的甲醇產(chǎn)能還在逐年大幅度增長,預(yù)計(jì)到“十- -五”末凝最后得到較純的組分,實(shí)現(xiàn)混合物分離的操作過期,我國甲醇生產(chǎn)企業(yè)將為200家左右,產(chǎn)能將達(dá)到程,如圖1。2500萬t/a至3200萬V/a。伴隨著甲醇產(chǎn)能和需求輕組分Y和重組分X混和液Xf進(jìn)入第一分離量還會(huì)越來越大,因此提高甲醇產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)器,若將第一級溶液部分氣化得到氣相產(chǎn)品冷凝液，消耗就越來越引起人們的關(guān)注。甲醇精餾是甲醇生然后再將冷凝液在第二級分離器中部分氣化,再經(jīng)第產(chǎn)裝置的最后一道工序,其能耗約占甲醇生產(chǎn)總能耗二級冷凝器冷凝得溶液中的組分Y2必大于Y,這種的20%左右,甲醇精餾技術(shù)的好壞直接關(guān)系到精甲部分氣化部分冷凝的次數(shù)(即級數(shù))越多,所得輕組分醇的質(zhì)量能耗等主要指標(biāo),因此選擇適合企業(yè)生產(chǎn)Y濃度越高,最后幾乎可得到純態(tài)的易揮發(fā)組分。同.需要的精餾技術(shù),是降低成本、節(jié)能降耗、提高企業(yè)經(jīng)理,若將從各分離器所得溶液產(chǎn)品進(jìn)行多次部分氣化收稿日期:2009-07-31作者簡介:程建光(1966 - ),男,漢族,山東荷澤人，畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)熱能工程專業(yè),參加T.作后- -直從事煤化工生產(chǎn)技術(shù)工作,現(xiàn)就職于宛礦國泰化工有限公司生產(chǎn)技術(shù)部,工程師。第3期程建光,陸麗萍,張雷:甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較31生產(chǎn)要求,其具體工藝流程如圖2。表1工業(yè)甲醇規(guī)格及技術(shù)指標(biāo)CB338- 2004空指項(xiàng)目優(yōu)等品.-等品合格品色度/Hazen單位(鉑-鈷色號)≤密度(p20)/(g/em})0.791 -0.792 0.791 -0.793佛程(0C, 101 .3kPa,在-x64.0C~ 65.5C范圍內(nèi)，0.81.01.5包括64.6+0.1C)/C≤商錳酸鉀實(shí)驗(yàn)/min≥503020通過實(shí)驗(yàn)水混溶性實(shí)驗(yàn)(1+3)(1+9) .水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%≤0.100.15圖1精餾原理示意圖酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以0.00150.00300.0050HCOOH計(jì))/%≤或蜮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以NHy和分離,那么這種級數(shù)愈多,得到的溶液組分X濃度0.00020.0008計(jì))/%≤越高,最后可得到幾乎純態(tài)的難揮發(fā)組分。羰基化合物的質(zhì)址分?jǐn)?shù)0.0020.010常溫、常壓下，甲醇是易揮發(fā)和易燃燒的無色液(以HCHO計(jì))/%≤體,純甲醇的沸點(diǎn)為64.79 ,雜質(zhì)的沸點(diǎn)有高有低，蒸發(fā)殘?jiān)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)/%≤0.0010.0030.005低于甲醇沸點(diǎn)的為輕餾分,高于此值的為重餾分。一硫酸洗滌實(shí)驗(yàn)/Hazen單位(鉑-鉆色號)≤般情況下,甲醇中所含輕餾分雜質(zhì)主要有二甲謎、乙.乙醉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%≤供需 雙方協(xié)商醛、丙酮等,約占粗甲醇重量的1%;重餾分主要有來自粗甲醇儲(chǔ)槽的甲醇,經(jīng)泵加壓,再經(jīng)粗甲醇水異丁醇異丁醚等約占粗甲醇重量的4~5%。預(yù)熱器加熱到45C后進(jìn)人預(yù)精餾塔,在預(yù)精餾塔脫醇合成不論采用何種催化劑,均受其選擇性的限制以除輕餾分后,直接由泵輸送至主精餾塔,進(jìn)- -步把高沸及合成條件(壓力、溫度和合成氣組成)的影響，在進(jìn)點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除,主要是水、異丁基油等。從塔頂行甲醇合成反應(yīng)的同時(shí),還會(huì)伴隨著一系列副反應(yīng)發(fā)或側(cè)線采出的精甲醇經(jīng)過冷卻器冷卻至常溫后,就可生,甲醇合成過程中副反應(yīng)產(chǎn)物多達(dá)40多種,這些雜得到純度在99.9%以上的符合國標(biāo)的精甲醇產(chǎn)品。質(zhì)只有通過精餾工序加以去除,才能得到符合國標(biāo)要2.2三塔精餾工藝求的精甲醇(見表1)。三塔流程是目前甲醇生產(chǎn)裝置應(yīng)用最廣泛的精餾工藝。我公司年產(chǎn)24萬t甲醇裝置就用此方法，2雙塔精餾和三塔精餾流程三塔均采用天津大學(xué)的規(guī)整填料,且我國目前在建的甲醇裝置亦大部分采用此法粗甲醇按次序分別進(jìn)入目前我國在甲醇生產(chǎn)過程中主要使用的甲醇精預(yù)精餾、加壓塔和常壓塔逆行精餾,大部分輕組份在餾技術(shù)有雙塔精餾和三塔精餾工藝。預(yù)精餾塔去除,加壓塔和常壓塔均采出產(chǎn)品,約各占2.1 雙塔精餾工藝一半。美國曾報(bào)導(dǎo)過另- -種三塔 流程,該流程的特點(diǎn)該流程為我國以前老的甲醇裝置中采用是較廣是三個(gè)塔基本上等壓操作,由第三精餾塔采出產(chǎn)品，的一種精餾流程。精甲酵先經(jīng)預(yù)精餾塔,經(jīng)預(yù)精餾后第二精餾塔分離水份,第一精餾塔相當(dāng)于預(yù)精餾塔,的含水甲醇直接由泵輸送經(jīng)熱交換器后再至主精餾主要用作分離輕組份，我國尚未采用此種精餾流程,塔,最終在主精餾塔將甲醇與水、重組份及殘余輕組目前我應(yīng)用最廣泛的三塔精餾工藝流程如圖3,其具份進(jìn)行有效分離-得到精甲酵產(chǎn)品。生產(chǎn)實(shí)踐證明有精餾能耗低、操作穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量好等突出優(yōu)點(diǎn),但雙塔精餾流程簡單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定,能滿足甲醇操作相對比較復(fù)雜。32化工設(shè)計(jì)通訊第35卷不凝氣W|cw仗cw預(yù)CTsor精|精甲蘼物|Q-粗甲醇塔|se精餾殘夜圖2雙塔精餾工藝流程簡圖不艇氣放空.女cwTD加常(D壓b-|8精甲醇粗甲醇.cw3雜醇Is( t精餾殘瘦圖3三塔精餾工藝流程簡圖從進(jìn)料泵來的粗甲醇加入堿液后經(jīng)預(yù)熱器加熱送往廢水槽。后進(jìn)入預(yù)塔,進(jìn)塔后與從冉沸器來的氣流換熱后,未冷凝的部分低沸點(diǎn)組分及不凝氣進(jìn)人其中,絕大部分3雙塔精餾和三塔精餾的比較甲醉經(jīng)冷卻器冷凝后回流,不凝氣體經(jīng)過預(yù)塔液封槽后,進(jìn)入放空總管;出預(yù)塔的甲醇液經(jīng)過加壓塔給料3.1操作條件泵加壓后進(jìn)人加壓塔,進(jìn)塔后與從再沸器來的氣流換雙塔精餾和三塔精餾不僅在工藝流程上差別較熱后,氣相從塔頂出塔后進(jìn)入常壓塔再沸器給常壓塔大,其具體操作指標(biāo)也相差甚遠(yuǎn),其主要的操作條件提供熱源,冷凝后的甲醇進(jìn)人加壓塔回流槽,一-部分對比見表2。打回流,一部分作為產(chǎn)品采出。液相出塔后進(jìn)入常壓3.2 產(chǎn)品質(zhì)量塔,進(jìn)塔后與從再沸器來的氣流換熱后，氣相出塔頂精甲醇中乙醇含最是- -個(gè)重要指標(biāo)，從國內(nèi)儀塔后經(jīng)常壓塔冷凝器冷卻后進(jìn)入常壓塔網(wǎng)流槽,一部分精餾現(xiàn)狀來看,精甲醇中乙醇含量較高,這是一個(gè)比打回流,-一部分作為產(chǎn)品采出,常壓塔底的排出廢水，較突出的問題。國內(nèi)大部分以油或煤為原料的甲醇第3期程建光,陸麗萍,張雷:甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較33廠經(jīng)過雙塔精餾后,精甲醇中乙醇的含量在400x雙塔精餾與三塔精餾的投資與操作費(fèi)用比較見10-6 ~ 500x 10-6,聯(lián)醇工藝生產(chǎn)中的精甲醇其乙醇表 3,由表3可見雙塔精餾與三塔精餾的投資、操作費(fèi)含量史高些,相對于國外標(biāo)準(zhǔn)有較大差距,而且也不用、能耗的相互關(guān)系與生產(chǎn)規(guī)模有很大關(guān)系，隨著生能滿足像用于醋酸生產(chǎn)用的高端用戶,限制了其發(fā)產(chǎn)規(guī)模的增大,三塔精餾的經(jīng)濟(jì)效益就更加明顯,另展外還有產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)等優(yōu)點(diǎn),因此目前大的甲醇裝置,表2雙塔精餾和三塔精餾的主 要操作條件大家-致都選擇采用:塔精餾。雙塔精餾=:塔精餾表3投資與操作費(fèi) 用比較表項(xiàng)目預(yù)精價(jià)塔加壓塔常壓塔項(xiàng)日三塔精餾餾塔生產(chǎn)規(guī)模/萬va 102.5操作壓力/MPa 0.050.05 0.57 0.006投資/%0000 100132329塔頂溫度/C 67-68 68~69 70-75 120.5 65.9操作費(fèi)用/% 100 100 100771塔底溫度/C 74~77 11-116 80~85 126.2 110能耗/%100 100 1000152三塔精餾可制取乙醇含量較低的優(yōu)質(zhì)甲醇,乙醇含量一般小于100x 10-*,大部分時(shí)間可保持在50 x10-以下,其他有機(jī)雜質(zhì)含量也相對減少。精甲醇產(chǎn)4結(jié)語品質(zhì)量不僅跟精餾工藝有關(guān)系，而且還跟甲醇合成壓力、合成氣組成、合成催化劑有關(guān),甚至和合成塔等設(shè)雙塔精餾工藝投資省、建設(shè)周期短、裝置簡單易備的選材也有關(guān)系。甲醇產(chǎn)品中乙醇含量的高低與于操作和管理。雖然消耗高于三塔精餾工藝,但在5粗甲醇中乙醇含量有很大關(guān)系,粗甲醇中乙醇含量低萬噸/年生產(chǎn)規(guī)模以下的小裝置時(shí)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較時(shí)，精甲醇中乙醇含量自然也低。在三塔精餾中常壓占優(yōu)勢,其節(jié)能降耗途徑可以采用高效填料來達(dá)到降塔采出的精甲醇質(zhì)量更好些。實(shí)際分析結(jié)果表明,常低蒸汽消耗的目的。5萬噸/年生產(chǎn)規(guī)模以上時(shí),宜壓塔采出的精甲醇中乙醇含量極低,僅1x10-6~2采用三塔精餾技術(shù),雖然一次性投資較高,但是操作x10-',有時(shí)甚至分析不出來,而加壓塔采出的精甲費(fèi)用和能耗都相對較低。三塔精餾生產(chǎn)的精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量較好,尤其是產(chǎn)醇中乙醇含量大多在20x 10-6~ 80x 10-%。品中乙醇含量較低，能滿足甲醇羰基化合成醋酸、醋3.3能耗甲醇是一種高能耗產(chǎn)品,而精餾工序的能耗占總酐等對優(yōu)質(zhì)甲醇的要求,雖然- -次性投資較高,但操能耗的10% ~ 30% , 所以精餾的節(jié)能降耗不容忽視。.作費(fèi)用和能耗都相對較低。因此三塔精餾和雙塔精雙塔精餾每噸精甲醇耗蒸汽約為1.8~2.0t,不少工餾得選擇,又要根據(jù)裝置的能力、產(chǎn)品的要求等指標(biāo)廠消耗蒸汽量在2.0t以上。三塔精餾與雙塔精餾的參數(shù)進(jìn)行選擇合適的工藝,才能真正發(fā)揮其作用。區(qū)別在于三塔精餾采用了兩個(gè)主精餾塔,-個(gè)加壓操[參考文獻(xiàn)作,一個(gè)常壓操作,利用加壓塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為常樂塔的加熱源,既節(jié)約了蒸汽,也節(jié)約了冷卻用[1]趙保志. 氨肥技改[J]. 2003.(5):27.[2]化[生產(chǎn)流程圖解(第-:版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 1997.水。每精制1t精甲醇約節(jié)約It蒸汽,所以三塔精餾[3] 廖衛(wèi)昌.甲醇雙效精餾節(jié)能技術(shù)[J].中氮肥,2001,(1):20.的能耗較低,噸甲醇精餾節(jié)約蒸汽近50% ,大大的降[4]馮元琦 .甲醇[ M].北京:化學(xué)T.業(yè)出版社,000.低了噸甲醇的生產(chǎn)能耗,為企業(yè)減低消耗,節(jié)約成本，[s]姚玉英. 化工原理(下冊)[ M].天津:天津大學(xué)出版社,199.提升企業(yè)競爭力具有巨大的意義。[6]丁化學(xué)工業(yè) 部化學(xué)T:程設(shè)計(jì)技術(shù)中心站.化工單元操作設(shè)計(jì)手冊(上冊)[ Mj.西安:化學(xué)工業(yè)部第六設(shè)計(jì)院出版.3.4 投資與操作費(fèi)用