甲醇精馏技术浅析

第29卷第1期山西化工Vol.29 No.12009 年2月SHANXI CHEMICAL INDUSTRYFeb. 2009专题讨论甲醇精馏技术浅析长蔚(山西天柱山化工有限公司,山西静乐035100)摘要:对甲醇精馏的原理、工艺、设备进行了评述,并对双塔精馏工艺和三塔精馏工艺的产品质量、能源消耗、建设投资以及生产规模进行了对比分析。.关键词:甲醇精馏工艺;精馏塔;双塔精馏;三塔精馏中图分类号:TQ028.1+3文献标识码:A 文章编号: 1004 7050(2009)01-0052-03行部分冷凝时,因高沸点物易于冷凝,使冷凝液中高引言沸点物浓度较高,未冷凝气中低沸点物的浓度较高。甲醇作为重要的基本有机化工原料之一,在世如此不断地气化冷凝,最后使混合液中的组分几乎界经济中起着十分重要的作用。随着世界能源的日以纯甲醇组分被分离出来。趋紧缺,甲醇又逐步发展成为重要的能源替代品,以目前，国内甲醇精馏工艺主要分为双塔精馏工甲醇为原料合成二甲醚、烯烃等化工产业也得到了艺、带有高锰酸钾反应的精馏工艺和三塔精馏工艺。迅速的发展。目前,我国甲醇产能已占世界总产能带有高锰酸钾反应的精馏工艺需要对粗甲醇中的还的1/4,总能力逾1500万t/a。而且,随着甲醇衍生原性物质进行处理后再精馏,工艺复杂,该工艺主要物及其下游产品的迅速发展和甲醇燃料的应用,甲用于对甲醇质量要求相当严格的场合。由于双塔精醇需求量还会越来越大,因此提高甲醇产品质量和馏和三塔精馏工艺完全能够保证工业上对精甲醇质降低生产消耗就越来越引起人们的关注。甲醇精馏量的要求,因此一般不必采用带高锰酸钾反应的精是甲醇生产装置的最后一道工序,其能耗约占甲醇馏工艺。下面就甲醇生产的最终工序粗甲醇的双塔生产总能耗的20%左右,甲醇精馏技术的好坏直接精馏和三塔精馏进行剖析和比较。关系到精甲醇的质量,因此选择适合企业生产需要1.1双塔精馏工艺的精馏技术,是降低成本、节能降耗、提高企业经济双塔精馏工艺是以前最为普遍采用的流程。这效益和市场竞争力的重要举措。一流程主要由预精馏塔和主精馏塔构成(见第53页图1)。粗甲醇首先进人预塔,它实际，上是-一个萃取1精馏工艺技术精馏塔,在塔顶和回流槽加人的相当于粗甲醇进料甲醇精馏是多个简单蒸馏的组合。由于液体混20% ~ 30%的水作为萃取剂,将粗甲醇中所含低沸合物中所含组分的沸点不同,当其在- -定温度下部点的非水溶性杂质脱除。脱除轻馏分的预后甲醇进分气化时,低沸点物在气相中的浓度高于其在液相人主精馏塔,在此实现甲醇和水、高沸点杂质的分中的浓度,反之液相中高沸点物的浓度较高,这就改离。为了保证粗甲醇中高级醇酮从甲醇中彻底脱变了气液两相的组成。当对部分气化所得的蒸汽进除,在主精馏塔的中下部设有侧线,采用管线形式，其主要杂质水从主塔底部排出(必须保证主塔塔底收稿日期2008-12-11作者简介:张蔚,女 ,1971年出生, 1996年毕业于太原工业大学,温度大于104 C ,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回流液中得到纯度为工程师,现主要从事化工生产技术工作。2009年2月张蔚,甲醇精馏技术浅析●53●预塔冷凝器预后预热器精醇冷却器主下预塔回流槽预后泵精预|l 去甲醇贮槽。油水分离器答残液冷却器预塔回流泵_I主塔冷凝器残液贮槽皆粗甲醉预热器再预I佛|残液泵塔主塔回流槽预塔给料泵器|残液去污水处理沸粗甲醇贮槽|主塔回流泵甲醇贮槽图1双塔精馏工艺流程圄加压塔给泵常压塔回流槽一__一常压塔回流泵↑加.甲醇去罐器、常压塔冷凝器H乙醇冷却器糖|馏乙醇贮槽杂醇冷却器粗甲醇预热器常杂醇贮槽开加压塔回流泵 塔再|粗甲醇贮槽加压塔回流槽器图2三塔精馏工 艺流程图99.9%的精甲醇。余部分经精甲醇冷却器冷却到40 C作为合格产品。1.2三塔精馏工艺将加压精馏塔底部排出的甲醇液送至常压精馏三塔流程是由预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔中下部,常压精馏塔与双塔精馏工艺中的主塔流塔组成的精馏系统,其工艺流程如图2所示。其中，程相同、作用相同。所不同的是,常压精馏塔的底部预精馏塔与双塔流程中的预精馏塔流程相同作用热源由加压精馏塔的塔顶蒸汽冷凝潜热提供。常压相同。预精馏塔底部脱除轻馏分后密度保持在精馏塔的再沸器跟加压精馏塔的回流冷凝器是同一0.84 g/cm3 ~0.87 g/cm3的预后甲醇液由加压塔给台设备。料泵加压到0. 56 MPa~0.60 MPa,经加压塔出料2两种精馏 工艺的比较换热器和加压塔再沸器冷凝水换热,将温度提高到125C后送人加压精馏塔中下部,加压塔塔底由2.1 产品质量0.4MPa蒸汽通过加压塔再沸器加热到135C左双塔精馏工艺所获得的精甲醇产品中乙醇和有右,塔顶蒸出的甲醇蒸气进人加压塔冷凝器冷却,甲机杂质含量只能控制在一定范围内(一般只能满足醇蒸气冷凝潜热作为常压精馏塔的热源,出加压塔GB338-2004的标准要求)。主要表现为乙醇的分离冷凝器的甲醇液再次进入加压塔回流槽,一部分由程度较差。在- -般双塔流程中,根据粗甲醇质量的不加压塔回流泵加压后送人加压精馏塔作为回流液,其同,精甲醇中乙醇的含量约为100 mg/g~ 600 mg/sgo，54●山西化工2009年2月随着甲醇衍生物产品的开发,对甲醇的质量提出了能耗较大,但综合而言 ,其经济、技术都比较有优势。更高要求。如羰基合成甲酸工艺要求甲酸中含乙酸三塔精馏工艺比较适合大型甲醇装置,因为随着极少(< 100 mg/kg),因此传统的双塔工艺生产的生产规模的扩大,其工艺节能、高效的优势才可体现甲醇要达到这样的标准,其能耗和收率均会受到较出来,每万t甲醇的能耗投资远低于双塔精馏工艺。大的影响。.三塔精馏工艺弥补了双塔精馏工艺的不足,生3甲醇精 馏塔的选择[2]产的精甲醇质量比双塔精馏的质量要好,乙醇含量对精馏过程来说,精馏设备是使过程得以进行明显降低。许多企业的生产质量报告显示,三塔精的重 要条件,它直接影响到生产装置的产品质量、生馏生产的精甲醇质量一般能够达到美国AA级标产能力 产品收率、能源消耗、三废处理等。准,其中的乙醇质量分数只有8.0X10 5左右,完全按内件分,精馏塔可分为板式精馏塔和填料型可以满足甲醇羰基化的技术指标要求。精馏塔两种。2.2能 源消耗[]传统的板式精馏塔,塔身高大,操作弹性小,结精馏过程的能源消耗量很大,而且热能利用率构复杂,安装和检修十分困难,具有开孔率低,传质、极低。三塔加压蒸馏合理地利用了热量,它采用传热效果差的弊端。在生产过程中粗甲醇、水、电、2个主精馏塔,第1个主精馏塔加压蒸馏，操作压力蒸汽等消耗较高,而且控制点多,操作复杂,工艺指为0.56MPa~0.60MPa,使液体沸点升高,顶部气标反应滞后,产品质量不太稳定。随着新型板塔的相甲醇液化温度约为121 C ,远高于第2个常压塔开发,又出现了导向浮阀斜孔筛板、垂直筛板等板塔釜液残液的沸点温度,因此可将冷凝潜热作为常式塔结构,使之在能耗、甲醇回收率等方面有了较大压塔再沸器的热源。这种方式较双塔流程可节约热的改善。能30%~40%。--般三塔精馏的蒸汽消耗在.目前甲醇精馏使用较广泛的是填料塔,其塔内1.1 t/d左右,循环水用量约为100 m3/t;而双塔精件-般采用经特殊工艺处理的不锈钢丝网波纹填馏的蒸汽消耗在1.7 t/d~1. 8 t/d,甲醇循环水用量料 ,配套新型气液分布器,可有效防止“壁流”的存约为150 m2/to .在,具有比表面积大,液体均布能力强,塔体阻力小,2.3设备投资传质、传热效率高,操作弹性大,安装检修方便等优三塔精馏与双塔精馏相比增加了加压塔及部分点。与传统板式塔相比,相同生产规模下能使主、预设备,设备投资有所增加,按照以往的工程建设经塔的塔高降低1/3左右,只是设备造价较高。验,相同规模的三塔精馏装置要比双塔精馏装置在4结束语投资上增加25%左右,但是其运行费用一般也可节省近20%。双塔精馏工艺和三塔精馏工艺各有利弊,生产2.4 生产规模企业应根据企业情况及生产状况选择适合的甲醇精随着工艺技术的不断发展,甲醇生产大型化的馏工艺,以提高产品质量,达到节能降耗的目的。趋势越来越明显,目前国内单套甲醇生产系统能力参考文献:在60万t/a 的大型装置已有多家建成投产。[1]廖卫昌 .甲醇双效精馏节能技术[].中氮肥,2001(1):-般来说,对于年生产能力在4万t以下的甲22-24.醇装置,采用双塔精馏比较合适,它具有工艺投资省、[2] 陆文斌,时正兴.新型高效规整填料塔在甲醇精馏生产建设周期短装置简单、易于操作和管理的优势,虽然中的应用[J].现代化工,2005(12):59-62.Simple analysis of methanol distillation technologyZHANG Wei(Shanxi Tianzhushan Chemical Industry Co. Ltd, , Jingle Shanxi 035100, China)Abstract: This article focuses on the comments of the principles, processes and equipments of methanol disillation. Comparison analy-ses between twin- tower ditillation techniques and three tower ditillation techniques are performed in product quality, energy con-sumption and cornstruction investment a well as the different aspects of the production scale.Key words:methanol dillation process; distllation tower; twin tower disillation; three tower istllation