萃取精馏在甲醇精馏中的应用

中国化工贸易第6卷第13期开发与应用China Chemical Trade2014年5月上旬刊萃取精馏在甲醇精馏中的应用单红达(河北保定定州天鹭新能源有限公司073000 )摘要:为了提高甲醇产品质量，研究了萃取精馏在甲醇精馏中的应用。结合实际工程经验，应用ASPEN模拟软件，分析在甲醇精馏中应用荜取精馏的实例。结合萃取精馏的基本原理，分析萃取精馏在甲醇精馏中的应用。关键词:萃取精馏甲醇精馏应用甲醇作为重要的基本有机化工原料之- - ，在世界经济中起着十分重塔 底部脱除轻馏分后密度保持在0.84g/cm*-0.87g/era3的预后甲醇液由加要的作用。随着世界能源的日趋紧缺，甲醇又逐步发展成为重要的能源压塔给泵加压到0.56MPa-0.60MPa,经加压塔出料换热器和加压塔再沸替代品，以甲醇为原料合成二甲醚、烯烃等化工产业也得到了迅速的发展。器冷凝 水换热，将温度提高到125 C后送人加压精馏塔中下部，加压塔塔目前，我国甲醇产能已占世界总产能的14,总能力逾1500万V/a。而且，底由 0.4MPa蒸汽通过加压塔再沸器加热到135C左右，塔顶蒸出的甲醇随着甲醇衍生物及其下游产品的迅速发展和甲醇燃料的应用，甲醇需求蒸 气进人加压塔冷凝器冷却，甲醇蒸气冷凝潜热作为常压精馏塔的热源，量还会越来越大，因此提高甲醇产品质量和降低生产消耗就越来越引起出加压塔冷凝器的甲醇液再次进人加压塔回流槽，一部分由加压塔回流人们的关注。甲醇精馏是甲醇生产装置的最后- -道工序， 其能耗约占甲泵 加压后送入加压精馏塔作为回流液，其余部分经精甲醇冷却器冷却到醇生产总能耗的20%左右，甲醇精馏技术的好坏直接:关系到精甲醇的质40C作为合格产品。将加压精馏塔底部排出的甲醇液送至常压精馏塔中量，因此选择适合企业生产需要的精馏技术，是降低成本、节能降耗、下部，常压精馏塔与双塔精馏工艺中的主塔流相同、作用相同。所不同提高企业经济效益和市场竞争力的重要举措。的是，常压精馏塔的底部源由加压精馏塔的塔顶蒸汽冷凝潜热提供。常甲醇精馏是多 个简单蒸馏的组合。由于液体混合物中所含组分的沸压精馏塔的再沸 器跟加压精馏塔的回流冷凝器是同- -台设备。点不同，当其在一定温度下部分气化时，低沸点物在气相中的浓度高于三、甲醇精馏塔的选择其在液相中的浓度，反之液相中高沸点物的浓度较高，这就改变了气液对精馏过程来说，精馏设备是使过程得以进行的重要条件,它直接两相的组成。当对部分气化所得的蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易影响到生产装 置的产品质量、生产能力、产品收率、能源消耗、三废处于冷凝,使冷凝液中高沸点物浓度较高,未冷凝气中低沸点物的浓度较高。理等。 按内件分，精馏塔可分为板式精馏塔和填料型精馏塔两种。传统如此不断地气化、冷凝，最后使混合液中的组分几乎以纯甲醇组分被分的板式精馏塔 ，塔身高大,操作弹性小，结构复杂,安装和检修十分困难，具有开孔率低，传质、传热效果差的弊端。在生产过程中粗甲醇、水、电.一、萃取精馏原理和萃取剂的选用蒸汽等消耗较高，而且控制点多，操作复杂，工艺指标反应滞后，产品萃取精馏作为一-种分离近沸点混合物及其他低相对挥发度混合物质量不 太稳定。随着新型板塔的开发，又出现了导向浮阀、斜孔筛板、的技术，在石油、化学工业中得到广 泛的应用。它是在相对挥发度接垂直筛板等板式塔结构,使之在能耗、甲醇回收率等方面有了较大的改善。近1或者在形成共沸 物的物料中加入挥发性小、沸点高的第3组分，目前甲醇精馏使用较广泛的是填料塔，其塔内件一般采用经特殊工使物系中组分间的相对挥发度增大，易于用精馏方法分离。艺处理的不锈钢丝网波纹填料,配套新型气液分布器,可有效防止“壁流”萃取剂选择是- -个关键问题，良好的萃取剂应符合以下条件:①选的存在, 具有比表面积大,液体均布能力强，塔体阻力小，传质、传热择性好，加入少量的萃取剂就能便原组分的相对挥发度有较大提高;②效率高， 操作弹性大，安装检修方便等优点。与传统板式塔相比，相同沸点高，与被分离组分的沸点差适当的大，使萃取剂易于与被分离组分生产规模 下能使主、预塔的塔高降低1/3左右，只是设备造价较高。分离;③与原料液互溶度大,不产生分层现象;④使用安全，性质稳定，四、实例分析价格便宜等。某甲醇工程合成工段选用等压合成工艺，催化剂选用铜基催化剂。按照相关文献所提供的实例，甲醇-醋酸甲酯、甲醇-丙酮等共沸精甲 醇要求满足美国联邦AA级甲醇技术规格(0一M 232E)。预塔操体系选用水作为萃取剂。水在此精馏体系中具有选择性好(可使醋酸甲作条件: 塔顶0.045MPa (表压)，粗甲醇预热到72C进料，萃取回流液酯、丙酮、烃类等与甲醇形成共沸物的组分问相对挥发度有较大提高)，送回塔顶。 结合ASPEN流程模拟软件分析萃取精馏对于粗甲醇精馏的作沸点高(后续精馏方便)，与甲醇可互溶且性质稳定，无毒，且水的性用。 萃取剂加入质量分数约为粗甲醇进料质量分数的10%较为合适。I质稳定，价格便宜，故确定水为预塔精馏的萃取剂。程中针对萃取水质量分数的变化对辛烷、癸烷、丙酮与甲醇相对挥发度二、萃取精馏工艺分析加以分析。辛烷、癸烷相对甲醇的挥发度随着萃取剂水质量分数增大而(一)双塔精馏工艺增高。实验中，丙酮随萃取水质量分数增大相对挥发度逐渐减少。可见双塔精馏工艺是以前最为普遍采用的流程。这流程主要由预精馏塔萃取剂质量分数增大可使癸烷、辛烷等和甲醇形成沸点低于甲醇的共沸和主精馏塔构成。粗甲醇首先进人预塔，它实际上是- -个萃取精馏塔，物，更易从塔顶脱除，而萃取剂质量分数过大则会导致丙酮等相对挥发在塔顶和回流槽加人的相当于粗甲醇进料20%~30%的水作为萃取剂，度减少。且随着萃取剂质量分数的增加会导致塔热负荷的增加，以致增将粗甲醇中所含低沸点的非水溶性杂质脱除。脱除轻馏分的预后甲醇进大精馏工序的蒸汽消耗。通过软件模拟与工程实际操作经验得出选择水人主精馏塔，在此实现甲醇和水、高沸点杂质的分离。为了保证粗甲醇作 为萃取剂，萃取剂质量分数为粗甲醇进料质量分数的10%。中高级醇、酮从甲醇中彻底脱除，在主精馏塔的中下部设有侧线，采用结合模拟软件对粗甲醇精馏预塔采用萃取精馏,选用水作为萃取剂，管线形式，其主要杂质水从主塔底部排出( 必须保证主塔塔底温度大于分为 2股加人塔内。此技术在多个甲醇项目精馏工段I艺设计采用，并104C，同时主塔塔底残液的pH值在7~9)。脱除杂质后在主塔上部或- -次投料成功, 产品均同时达到美国联邦AA级标准和国标优等品标准。回流液中得到纯度为9.9%的精甲醇。(二) 三塔精馏工艺参考文献三塔流程是由预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔组成的精馏系统。Il刘建新，肖翔.萃取精馏技术与工业应用进展Il. 现代化工, 2004 (06)其中，预精馏塔与双塔流程中的预精馏塔流程相同、作用相同。预精馏[2] 黄洁。郭志强。高燕如。张振欧甲醇双塔精馏过程的模拟与分析lI化肥设计2004 (01)180中国化工贸易| China Chemical Trade