中國(guó)化工貿(mào)易第6卷第13期開發(fā)與應(yīng)用China Chemical Trade2014年5月上旬刊萃取精餾在甲醇精餾中的應(yīng)用單紅達(dá)(河北保定定州天鷺新能源有限公司073000 )摘要:為了提高甲醇產(chǎn)品質(zhì)量，研究了萃取精餾在甲醇精餾中的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用ASPEN模擬軟件，分析在甲醇精餾中應(yīng)用蓽取精餾的實(shí)例。結(jié)合萃取精餾的基本原理，分析萃取精餾在甲醇精餾中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:萃取精餾甲醇精餾應(yīng)用甲醇作為重要的基本有機(jī)化工原料之- - ，在世界經(jīng)濟(jì)中起著十分重塔 底部脫除輕餾分后密度保持在0.84g/cm*-0.87g/era3的預(yù)后甲醇液由加要的作用。隨著世界能源的日趨緊缺，甲醇又逐步發(fā)展成為重要的能源壓塔給泵加壓到0.56MPa-0.60MPa,經(jīng)加壓塔出料換熱器和加壓塔再沸替代品，以甲醇為原料合成二甲醚、烯烴等化工產(chǎn)業(yè)也得到了迅速的發(fā)展。器冷凝 水換熱，將溫度提高到125 C后送人加壓精餾塔中下部，加壓塔塔目前，我國(guó)甲醇產(chǎn)能已占世界總產(chǎn)能的14,總能力逾1500萬(wàn)V/a。而且，底由 0.4MPa蒸汽通過加壓塔再沸器加熱到135C左右，塔頂蒸出的甲醇隨著甲醇衍生物及其下游產(chǎn)品的迅速發(fā)展和甲醇燃料的應(yīng)用，甲醇需求蒸 氣進(jìn)人加壓塔冷凝器冷卻，甲醇蒸氣冷凝潛熱作為常壓精餾塔的熱源，量還會(huì)越來(lái)越大，因此提高甲醇產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)消耗就越來(lái)越引起出加壓塔冷凝器的甲醇液再次進(jìn)人加壓塔回流槽，一部分由加壓塔回流人們的關(guān)注。甲醇精餾是甲醇生產(chǎn)裝置的最后- -道工序， 其能耗約占甲泵 加壓后送入加壓精餾塔作為回流液，其余部分經(jīng)精甲醇冷卻器冷卻到醇生產(chǎn)總能耗的20%左右，甲醇精餾技術(shù)的好壞直接:關(guān)系到精甲醇的質(zhì)40C作為合格產(chǎn)品。將加壓精餾塔底部排出的甲醇液送至常壓精餾塔中量，因此選擇適合企業(yè)生產(chǎn)需要的精餾技術(shù)，是降低成本、節(jié)能降耗、下部，常壓精餾塔與雙塔精餾工藝中的主塔流相同、作用相同。所不同提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要舉措。的是，常壓精餾塔的底部源由加壓精餾塔的塔頂蒸汽冷凝潛熱提供。常甲醇精餾是多 個(gè)簡(jiǎn)單蒸餾的組合。由于液體混合物中所含組分的沸壓精餾塔的再沸 器跟加壓精餾塔的回流冷凝器是同- -臺(tái)設(shè)備。點(diǎn)不同，當(dāng)其在一定溫度下部分氣化時(shí)，低沸點(diǎn)物在氣相中的濃度高于三、甲醇精餾塔的選擇其在液相中的濃度，反之液相中高沸點(diǎn)物的濃度較高，這就改變了氣液對(duì)精餾過程來(lái)說(shuō)，精餾設(shè)備是使過程得以進(jìn)行的重要條件,它直接兩相的組成。當(dāng)對(duì)部分氣化所得的蒸汽進(jìn)行部分冷凝時(shí)，因高沸點(diǎn)物易影響到生產(chǎn)裝 置的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品收率、能源消耗、三廢處于冷凝,使冷凝液中高沸點(diǎn)物濃度較高,未冷凝氣中低沸點(diǎn)物的濃度較高。理等。 按內(nèi)件分，精餾塔可分為板式精餾塔和填料型精餾塔兩種。傳統(tǒng)如此不斷地氣化、冷凝，最后使混合液中的組分幾乎以純甲醇組分被分的板式精餾塔 ，塔身高大,操作彈性小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,安裝和檢修十分困難，具有開孔率低，傳質(zhì)、傳熱效果差的弊端。在生產(chǎn)過程中粗甲醇、水、電.一、萃取精餾原理和萃取劑的選用蒸汽等消耗較高，而且控制點(diǎn)多，操作復(fù)雜，工藝指標(biāo)反應(yīng)滯后，產(chǎn)品萃取精餾作為一-種分離近沸點(diǎn)混合物及其他低相對(duì)揮發(fā)度混合物質(zhì)量不 太穩(wěn)定。隨著新型板塔的開發(fā)，又出現(xiàn)了導(dǎo)向浮閥、斜孔篩板、的技術(shù)，在石油、化學(xué)工業(yè)中得到廣 泛的應(yīng)用。它是在相對(duì)揮發(fā)度接垂直篩板等板式塔結(jié)構(gòu),使之在能耗、甲醇回收率等方面有了較大的改善。近1或者在形成共沸 物的物料中加入揮發(fā)性小、沸點(diǎn)高的第3組分，目前甲醇精餾使用較廣泛的是填料塔，其塔內(nèi)件一般采用經(jīng)特殊工使物系中組分間的相對(duì)揮發(fā)度增大，易于用精餾方法分離。藝處理的不銹鋼絲網(wǎng)波紋填料,配套新型氣液分布器,可有效防止“壁流”萃取劑選擇是- -個(gè)關(guān)鍵問題，良好的萃取劑應(yīng)符合以下條件:①選的存在, 具有比表面積大,液體均布能力強(qiáng)，塔體阻力小，傳質(zhì)、傳熱擇性好，加入少量的萃取劑就能便原組分的相對(duì)揮發(fā)度有較大提高;②效率高， 操作彈性大，安裝檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)板式塔相比，相同沸點(diǎn)高，與被分離組分的沸點(diǎn)差適當(dāng)?shù)拇螅馆腿┮子谂c被分離組分生產(chǎn)規(guī)模 下能使主、預(yù)塔的塔高降低1/3左右，只是設(shè)備造價(jià)較高。分離;③與原料液互溶度大,不產(chǎn)生分層現(xiàn)象;④使用安全，性質(zhì)穩(wěn)定，四、實(shí)例分析價(jià)格便宜等。某甲醇工程合成工段選用等壓合成工藝，催化劑選用銅基催化劑。按照相關(guān)文獻(xiàn)所提供的實(shí)例，甲醇-醋酸甲酯、甲醇-丙酮等共沸精甲 醇要求滿足美國(guó)聯(lián)邦A(yù)A級(jí)甲醇技術(shù)規(guī)格(0一M 232E)。預(yù)塔操體系選用水作為萃取劑。水在此精餾體系中具有選擇性好(可使醋酸甲作條件: 塔頂0.045MPa (表壓)，粗甲醇預(yù)熱到72C進(jìn)料，萃取回流液酯、丙酮、烴類等與甲醇形成共沸物的組分問相對(duì)揮發(fā)度有較大提高)，送回塔頂。 結(jié)合ASPEN流程模擬軟件分析萃取精餾對(duì)于粗甲醇精餾的作沸點(diǎn)高(后續(xù)精餾方便)，與甲醇可互溶且性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)毒，且水的性用。 萃取劑加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為粗甲醇進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10%較為合適。I質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格便宜，故確定水為預(yù)塔精餾的萃取劑。程中針對(duì)萃取水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化對(duì)辛烷、癸烷、丙酮與甲醇相對(duì)揮發(fā)度二、萃取精餾工藝分析加以分析。辛烷、癸烷相對(duì)甲醇的揮發(fā)度隨著萃取劑水質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而(一)雙塔精餾工藝增高。實(shí)驗(yàn)中，丙酮隨萃取水質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大相對(duì)揮發(fā)度逐漸減少?？梢婋p塔精餾工藝是以前最為普遍采用的流程。這流程主要由預(yù)精餾塔萃取劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大可使癸烷、辛烷等和甲醇形成沸點(diǎn)低于甲醇的共沸和主精餾塔構(gòu)成。粗甲醇首先進(jìn)人預(yù)塔，它實(shí)際上是- -個(gè)萃取精餾塔，物，更易從塔頂脫除，而萃取劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)過大則會(huì)導(dǎo)致丙酮等相對(duì)揮發(fā)在塔頂和回流槽加人的相當(dāng)于粗甲醇進(jìn)料20%~30%的水作為萃取劑，度減少。且隨著萃取劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加會(huì)導(dǎo)致塔熱負(fù)荷的增加，以致增將粗甲醇中所含低沸點(diǎn)的非水溶性雜質(zhì)脫除。脫除輕餾分的預(yù)后甲醇進(jìn)大精餾工序的蒸汽消耗。通過軟件模擬與工程實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)得出選擇水人主精餾塔，在此實(shí)現(xiàn)甲醇和水、高沸點(diǎn)雜質(zhì)的分離。為了保證粗甲醇作 為萃取劑，萃取劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為粗甲醇進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10%。中高級(jí)醇、酮從甲醇中徹底脫除，在主精餾塔的中下部設(shè)有側(cè)線，采用結(jié)合模擬軟件對(duì)粗甲醇精餾預(yù)塔采用萃取精餾,選用水作為萃取劑，管線形式，其主要雜質(zhì)水從主塔底部排出( 必須保證主塔塔底溫度大于分為 2股加人塔內(nèi)。此技術(shù)在多個(gè)甲醇項(xiàng)目精餾工段I藝設(shè)計(jì)采用，并104C，同時(shí)主塔塔底殘液的pH值在7~9)。脫除雜質(zhì)后在主塔上部或- -次投料成功, 產(chǎn)品均同時(shí)達(dá)到美國(guó)聯(lián)邦A(yù)A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。回流液中得到純度為9.9%的精甲醇。(二) 三塔精餾工藝參考文獻(xiàn)三塔流程是由預(yù)精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔組成的精餾系統(tǒng)。Il劉建新，肖翔.萃取精餾技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用進(jìn)展Il. 現(xiàn)代化工, 2004 (06)其中，預(yù)精餾塔與雙塔流程中的預(yù)精餾塔流程相同、作用相同。預(yù)精餾[2] 黃潔。郭志強(qiáng)。高燕如。張振歐甲醇雙塔精餾過程的模擬與分析lI化肥設(shè)計(jì)2004 (01)180中國(guó)化工貿(mào)易| China Chemical Trade