北方環(huán)境第22卷第3期2010年6月乙二醇分批精餾塔的工藝設(shè)計(jì)魏濤(撫順市化工研究設(shè)計(jì)院,遼寧113006)摘要:采用變參數(shù)操作法分批蒸餾回收乙二醇(E)是對傳統(tǒng)分批蒸餾法工藝技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新,以新設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)的精餾塔具有操作靈活、投資少節(jié)能適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。新塔運(yùn)行實(shí)踐表明:與舊塔相比,其處理量大,可達(dá)6000ta;產(chǎn)品質(zhì)量高,可達(dá)9.9%;乙二醇損耗低:12.5g/tEG;每年可多創(chuàng)產(chǎn)值102萬元,經(jīng)濟(jì)效益顯著。關(guān)鍵詞:分批精餾塔;設(shè)計(jì);變參數(shù)操作法;波紋填料;降膜蒸發(fā)釜中圖分類號:TQ110.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-0370(2010)03-0058-03 THE TECHNIQUE DESIGNING OF ETHYLENE GLYCOL BATCHING RECTIFICATION TOWER WEI Tac (Fu Shun City Institute of Chemical Engineering Designing, Liao Ning 113006) Abstract: Through adopted variation operation method, the improvement and innovation of traditional batching rectification tower was introduced. The characteristics are discussed. Key words batching rectification tower; designing; variation operation; corrugated filler; falling-film evaporator前言釜內(nèi)有q38X2.5,長1m的管束居于釜液下層,由加乙二醇回收塔是化纖行業(yè)滌綸生產(chǎn)中的重要設(shè)熱蒸汽直接通人釜內(nèi)管束外側(cè)供熱。塔頂有水平全備,用于從聚酯溶液中回收乙二醇,因乙二醇量大,凝器,并設(shè)有0.6m3容積的回流罐。出料液體經(jīng)立價值高,深受重視。目前有連續(xù)生產(chǎn)塔與間歇生產(chǎn)式冷卻器冷卻后常壓出料接收,獲得回收乙二醇、塔兩類設(shè)備。前者設(shè)備投資大,適于大規(guī)模生產(chǎn)后水、甲醇及大量返鍋餾分。被分離混合液的組成是者設(shè)備簡單但操作復(fù)雜,適于中小規(guī)模生產(chǎn)。(質(zhì)量):甲醇6%、水3%、乙二醇89%、二甘醇2%,國內(nèi)某石油化工總廠滌綸廠聚酯車間原有乙二并含有極少量聚酯。醇回收塔已使用近20年。因腐蝕嚴(yán)重,設(shè)備陳舊,由于塔效不高,回收乙二醇純度不高,收率很效率不高;成為影響滌綸產(chǎn)品成本的主要因素之一。低,過渡段很大,過渡段量幾乎為回收乙二醇量的一該精餾塔徑1.2m,塔高15m,由N塊浮閥塔板半,造成乙二醇混合物的大量積壓。對此,廠方希望構(gòu)成(塔板段高近10m),加熱釜內(nèi)儲存被分離料液,另建新塔,要求其生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量都較前塔有收稿日期:2010-01-26作者簡介:魏濤(1968-),男,工程師,主要從事化工工藝設(shè)計(jì)方面的研究工作58乙二醇分批精餾塔的工藝設(shè)計(jì)魏濤所提高,而所供熱源為0.8Mpa飽和水蒸氣。為此設(shè)增大(按單位塔橫截面處理量計(jì))的效果;⑥采用了計(jì)人員進(jìn)行了調(diào)查研究,查閱了大量相關(guān)資料,定適用于間歇精餾塔需要的高性能的塔內(nèi)件,如新型了設(shè)計(jì)方案?？苟氯牟凼揭后w分布器、液體收集器;⑦在蒸餾過程中充分利用0.8Mpa蒸汽壓力,連續(xù)變化操作壓1設(shè)計(jì)方案力,并根據(jù)產(chǎn)品分離階段分級變化回流比,從而實(shí)現(xiàn)1.1國內(nèi)同類設(shè)備狀況壓力、回流比、蒸發(fā)量、塔頂儲液量四參數(shù)的同時協(xié)乙二醇回收技術(shù)有兩種生產(chǎn)流程:①連續(xù)生產(chǎn)調(diào)變化的變參數(shù)分批蒸餾法,達(dá)到連續(xù)流程的損耗流程,由三塔一蒸發(fā)器構(gòu)成,流程復(fù)雜,設(shè)備繁多,投指標(biāo)。資巨大;②間歇生產(chǎn)流程,由單塔組成,設(shè)備簡單,1.3設(shè)計(jì)采用的新操作方法作復(fù)雜,可采用微機(jī)控制。是變參數(shù)操作法,即在蒸餾過程中壓力、回流比連續(xù)生產(chǎn)流程中包括四套主要設(shè)備,每套設(shè)備及塔頂儲液量均處于合理變化之中。即首先常壓蒸均配有物料液循環(huán)泵,三套塔全配有降膜蒸發(fā)釜及餾,以小于1的回流比蒸出甲醇及部分水,此時釜溫冷凝器,故設(shè)備多,投資大。逐漸升高,達(dá)到一定值后開真空泵使塔減壓運(yùn)行,以為保證渣料的順利排除,往往渣中夾帶較多乙塔內(nèi)壓強(qiáng)控制氣流動能因子Fv為1.8(m/s)二醇,故損耗稍高。間歇生產(chǎn)流程中只有一套塔,常√kg/m左右,使塔充分發(fā)揮能力。而塔頂回流罐內(nèi)采用浮閥塔及帶攪拌大容量釜,釜底裝有加熱管先儲存滿液體,進(jìn)行一段全回流操作以濃縮物料中靜液壓引起的沸點(diǎn)升高使加熱蒸汽壓強(qiáng)較高(16.的輕組分。而后回流比由大到小變化,同時蒸出過Mpa)。塔內(nèi)裝有浮閥塔板,使塔高度高,壓力大但渡段(乙二醇稀溶液)。此時將回流罐內(nèi)液體從塔單位體積處理能力并不高。100%降到25%以加大回流比,進(jìn)一步提高輕組分的針對上述兩種流程的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)人員依據(jù)蒸餾濃縮倍數(shù),直到塔頂餾出液乙二醇濃度達(dá)到合格的理論反復(fù)核算,綜合考慮,并結(jié)合了原有乙二醇回濃度為止。此后保持回流罐液體量不再變化,而回收裝置的產(chǎn)能和運(yùn)行特點(diǎn),設(shè)計(jì)并建成了降膜蒸發(fā)流比有小到大變化,塔內(nèi)壓力逐漸降低,以維持釜液釜式乙二醇回收波紋填料塔,獲得了良好的效果。溫度不變,直到最終為止。1.2新設(shè)計(jì)采用的技術(shù)措施簡言之,上述操作中:回收乙二醇技術(shù)的難點(diǎn):①料液沸點(diǎn)高,需真空①操作壓力連續(xù)降低以保持釜液溫度不變,但操作且所需加熱蒸汽壓力較高(一般為1.6Mpa)②壓力均高于原有恒真空度操作的壓力值所以氣體料液殘?jiān)厅c(diǎn)高(且常有二甲酯夾于其內(nèi))使排渣密度大蒸汽通量大生產(chǎn)能力得以提高。塔釜壓力困難,因此渣液中乙二醇含量不宜過低;③乙二醇產(chǎn)與釜溫的關(guān)系為:品純度要求較高(99.8~99.9%),常采用多塔多次 PE =EXs; .erGra分離或高返鍋率來完成,同時低沸點(diǎn)雜質(zhì)也易夾帶走乙二醇。針對上述難點(diǎn),采用先進(jìn)技術(shù)降膜釜式式中:Xj為j組分在釜內(nèi)的摩爾分?jǐn)?shù);;BC絲網(wǎng)波紋填料塔,并輔以先進(jìn)的多變參數(shù)分批蒸餾為j組分的安托因( Antoine)常數(shù)。操作法獲得了良好的效果,具體內(nèi)容如下:②采用塔頂回流罐內(nèi)儲液量變化的方法,以適①采用分批生產(chǎn)即間歇生產(chǎn)流程以減少投資,時加大回流比盡快抽提乙二醇中水分詳見圖4并降低乙二醇損耗;②采用降膜蒸發(fā)技術(shù)以避免釜③采用變回流比操作,尤其是在餾出乙二醇階液靜壓引起的沸點(diǎn)升高,故可采用0.8Mpa蒸汽來完段,先取大餾出量(小回流比)后取小餾出量(大回成分批精餾過程;③采用夾套蒸汽保溫閥以保證釜流比),加快了餾出速率又保證了產(chǎn)品的濃度。殘液順利排除,降低乙二醇含量;④優(yōu)化循環(huán)泵的流量(循環(huán)比10~13),以解決降膜釜用于分批精餾時2設(shè)計(jì)計(jì)算基本數(shù)據(jù)及分離結(jié)果出現(xiàn)的混合不均勻問題;⑤以5m高,BX型絲網(wǎng)波紋2.1基本數(shù)據(jù)填料代替20塊浮閥塔板達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量提高,處理量59北方環(huán)境第22卷第3期2010年6月表1物性常數(shù)MTTPABC甲醇32.042337.8512.679.918.58753626.55-34.29水18.015373.2647.3217.618.30363816.44-46.13乙二醇62.069470.464520.25016022.18-28.25二甘醇106.1225196817417.03264122.52-122.5被分離料液中各組分的摩爾分?jǐn)?shù):甲醇:Xr1=處理量從舊塔2400va增加到新塔60ta,分0.137;水:XF2=0.0922;二甘醇:X3=0.7937。批蒸餾物料返鍋率從舊塔50%下降為新塔28%,產(chǎn)2.2最終設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果品乙二醇質(zhì)量從二級(99.5%)上升為一級(99塔徑1.3m,理論板數(shù)15,塔釜初始持液量Ho=9%),乙二醇損耗降低低沸物中乙二醇含量從原來129kmol,塔身持液量H=5.96mol。塔頂回流罐持30%下降為15%,殘?jiān)幸叶己繌脑瓉?8%下液量=8.06Kmol。降為20%。上述諸種經(jīng)濟(jì)效益總和使廠方年增利潤2.3新塔蒸餾效果102萬元。表2該塔與同行業(yè)生產(chǎn)塔的各種指標(biāo)對比生產(chǎn)流程主要設(shè)備塔尺寸處理量單位塔體產(chǎn)品純度汽壓力損耗返鍋率耗用蒸乙二醇積處理量m ta Mpa Kg/%北方某Vam3)%化工廠連續(xù)三塔一器36000較小99.924.6化工廠間歌一塔1.81800054599.851.6華北某(浮閥)32塊板一塔1.2該廠舊塔間歇(浮閥)8.120塊板240026299.50.850一塔φ1.3該廠新塔間歇(填料)51.3600090599.90.812.528分批蒸餾塔分離成分復(fù)雜的多元物料將獲得廣泛的應(yīng)用。3結(jié)語1.1運(yùn)行結(jié)果表明:采用變參數(shù)分批蒸餾法,操作參考文獻(xiàn)靈活、節(jié)能、適用性強(qiáng)、處理量大新塔比舊塔每年1]姚玉英等“化工原理”,天津科學(xué)技術(shù)出版社,多處理乙二醇3600噸,產(chǎn)品純度高,可達(dá)一級標(biāo)準(zhǔn)1998.8上冊:309-312,下冊:19-52.99.9%,且消耗下降,成本降低,每年多創(chuàng)收102萬2]中國石化集團(tuán)上海工程有限公司“化工工藝設(shè)元計(jì)手冊”第三版,化學(xué)工業(yè)出社,2003,8上冊2-143,2-150;1.2用高效絲網(wǎng)波紋填料代替浮閥塔板,提高了板下冊3-39,3-435-7,5-52[3]劉光啟,馬連湘,劉杰主編,“化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)效率,降低了塔高,節(jié)省了投資;用降膜蒸發(fā)技術(shù)代手冊”,化學(xué)工業(yè)出版社,2002.5有機(jī)卷542-610.替原始釜式加熱,節(jié)省了能源。1.3隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展,在中小規(guī)模生產(chǎn)中,采用60