乙二醇分批精馏塔的工艺设计

北方环境第22卷第3期2010年6月乙二醇分批精馏塔的工艺设计魏涛(抚顺市化工研究设计院,辽宁113006)摘要:采用变参数操作法分批蒸馏回收乙二醇(E)是对传统分批蒸馏法工艺技术的改进和创新,以新设计理念设计的精馏塔具有操作灵活、投资少节能适用性强等优点。新塔运行实践表明:与旧塔相比,其处理量大,可达6000ta;产品质量高,可达9.9%;乙二醇损耗低:12.5g/tEG;每年可多创产值102万元,经济效益显著。关键词:分批精馏塔;设计;变参数操作法;波纹填料;降膜蒸发釜中图分类号:TQ110.6文献标识码:A文章编号: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前言釜内有q38X2.5,长1m的管束居于釜液下层,由加乙二醇回收塔是化纤行业涤纶生产中的重要设热蒸汽直接通人釜内管束外侧供热。塔顶有水平全备,用于从聚酯溶液中回收乙二醇,因乙二醇量大,凝器,并设有0.6m3容积的回流罐。出料液体经立价值高,深受重视。目前有连续生产塔与间歇生产式冷却器冷却后常压出料接收,获得回收乙二醇、塔两类设备。前者设备投资大,适于大规模生产后水、甲醇及大量返锅馏分。被分离混合液的组成是者设备简单但操作复杂,适于中小规模生产。(质量):甲醇6%、水3%、乙二醇89%、二甘醇2%,国内某石油化工总厂涤纶厂聚酯车间原有乙二并含有极少量聚酯。醇回收塔已使用近20年。因腐蚀严重,设备陈旧,由于塔效不高,回收乙二醇纯度不高,收率很效率不高;成为影响涤纶产品成本的主要因素之一。低,过渡段很大,过渡段量几乎为回收乙二醇量的一该精馏塔径1.2m,塔高15m,由N块浮阀塔板半,造成乙二醇混合物的大量积压。对此,厂方希望构成(塔板段高近10m),加热釜内储存被分离料液,另建新塔,要求其生产能力和产品质量都较前塔有收稿日期:2010-01-26作者简介:魏涛(1968-),男,工程师,主要从事化工工艺设计方面的研究工作58乙二醇分批精馏塔的工艺设计魏涛所提高,而所供热源为0.8Mpa饱和水蒸气。为此设增大(按单位塔横截面处理量计)的效果;⑥采用了计人员进行了调查研究,查阅了大量相关资料,定适用于间歇精馏塔需要的高性能的塔内件,如新型了设计方案。抗堵塞的槽式液体分布器、液体收集器;⑦在蒸馏过程中充分利用0.8Mpa蒸汽压力,连续变化操作压1设计方案力,并根据产品分离阶段分级变化回流比,从而实现1.1国内同类设备状况压力、回流比、蒸发量、塔顶储液量四参数的同时协乙二醇回收技术有两种生产流程:①连续生产调变化的变参数分批蒸馏法,达到连续流程的损耗流程,由三塔一蒸发器构成,流程复杂,设备繁多,投指标。资巨大;②间歇生产流程,由单塔组成,设备简单,1.3设计采用的新操作方法作复杂,可采用微机控制。是变参数操作法,即在蒸馏过程中压力、回流比连续生产流程中包括四套主要设备,每套设备及塔顶储液量均处于合理变化之中。即首先常压蒸均配有物料液循环泵,三套塔全配有降膜蒸发釜及馏,以小于1的回流比蒸出甲醇及部分水,此时釜温冷凝器,故设备多,投资大。逐渐升高,达到一定值后开真空泵使塔减压运行,以为保证渣料的顺利排除,往往渣中夹带较多乙塔内压强控制气流动能因子Fv为1.8(m/s)二醇,故损耗稍高。间歇生产流程中只有一套塔,常√kg/m左右,使塔充分发挥能力。而塔顶回流罐内采用浮阀塔及带搅拌大容量釜,釜底装有加热管先储存满液体,进行一段全回流操作以浓缩物料中静液压引起的沸点升高使加热蒸汽压强较高(16.的轻组分。而后回流比由大到小变化,同时蒸出过Mpa)。塔内装有浮阀塔板,使塔高度高,压力大但渡段(乙二醇稀溶液)。此时将回流罐内液体从塔单位体积处理能力并不高。100%降到25%以加大回流比,进一步提高轻组分的针对上述两种流程的缺点,设计人员依据蒸馏浓缩倍数,直到塔顶馏出液乙二醇浓度达到合格的理论反复核算,综合考虑,并结合了原有乙二醇回浓度为止。此后保持回流罐液体量不再变化,而回收装置的产能和运行特点,设计并建成了降膜蒸发流比有小到大变化,塔内压力逐渐降低,以维持釜液釜式乙二醇回收波纹填料塔,获得了良好的效果。温度不变,直到最终为止。1.2新设计采用的技术措施简言之,上述操作中:回收乙二醇技术的难点:①料液沸点高,需真空①操作压力连续降低以保持釜液温度不变,但操作且所需加热蒸汽压力较高(一般为1.6Mpa)②压力均高于原有恒真空度操作的压力值所以气体料液残渣凝固点高(且常有二甲酯夹于其内)使排渣密度大蒸汽通量大生产能力得以提高。塔釜压力困难,因此渣液中乙二醇含量不宜过低;③乙二醇产与釜温的关系为:品纯度要求较高(99.8~99.9%),常采用多塔多次 PE =EXs; .erGra分离或高返锅率来完成,同时低沸点杂质也易夹带走乙二醇。针对上述难点,采用先进技术降膜釜式式中:Xj为j组分在釜内的摩尔分数;;BC丝网波纹填料塔,并辅以先进的多变参数分批蒸馏为j组分的安托因( Antoine)常数。操作法获得了良好的效果,具体内容如下:②采用塔顶回流罐内储液量变化的方法,以适①采用分批生产即间歇生产流程以减少投资,时加大回流比尽快抽提乙二醇中水分详见图4并降低乙二醇损耗;②采用降膜蒸发技术以避免釜③采用变回流比操作,尤其是在馏出乙二醇阶液静压引起的沸点升高,故可采用0.8Mpa蒸汽来完段,先取大馏出量(小回流比)后取小馏出量(大回成分批精馏过程;③采用夹套蒸汽保温阀以保证釜流比),加快了馏出速率又保证了产品的浓度。残液顺利排除,降低乙二醇含量;④优化循环泵的流量(循环比10~13),以解决降膜釜用于分批精馏时2设计计算基本数据及分离结果出现的混合不均匀问题;⑤以5m高,BX型丝网波纹2.1基本数据填料代替20块浮阀塔板达到产品质量提高,处理量59北方环境第22卷第3期2010年6月表1物性常数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被分离料液中各组分的摩尔分数:甲醇:Xr1=处理量从旧塔2400va增加到新塔60ta,分0.137;水:XF2=0.0922;二甘醇:X3=0.7937。批蒸馏物料返锅率从旧塔50%下降为新塔28%,产2.2最终设计计算结果品乙二醇质量从二级(99.5%)上升为一级(99塔径1.3m,理论板数15,塔釜初始持液量Ho=9%),乙二醇损耗降低低沸物中乙二醇含量从原来129kmol,塔身持液量H=5.96mol。塔顶回流罐持30%下降为15%,残渣中乙二醇含量从原来38%下液量=8.06Kmol。降为20%。上述诸种经济效益总和使厂方年增利润2.3新塔蒸馏效果102万元。表2该塔与同行业生产塔的各种指标对比生产流程主要设备塔尺寸处理量单位塔体产品纯度汽压力损耗返锅率耗用蒸乙二醇积处理量m ta Mpa Kg/%北方某Vam3)%化工厂连续三塔一器36000较小99.924.6化工厂间歌一塔1.81800054599.851.6华北某(浮阀)32块板一塔1.2该厂旧塔间歇(浮阀)8.120块板240026299.50.850一塔φ1.3该厂新塔间歇(填料)51.3600090599.90.812.528分批蒸馏塔分离成分复杂的多元物料将获得广泛的应用。3结语1.1运行结果表明:采用变参数分批蒸馏法,操作参考文献灵活、节能、适用性强、处理量大新塔比旧塔每年1]姚玉英等“化工原理”,天津科学技术出版社,多处理乙二醇3600吨,产品纯度高,可达一级标准1998.8上册:309-312,下册:19-52.99.9%,且消耗下降,成本降低,每年多创收102万2]中国石化集团上海工程有限公司“化工工艺设元计手册”第三版,化学工业出社,2003,8上册2-143,2-150;1.2用高效丝网波纹填料代替浮阀塔板,提高了板下册3-39,3-435-7,5-52[3]刘光启,马连湘,刘杰主编,“化学化工物性数据效率,降低了塔高,节省了投资;用降膜蒸发技术代手册”,化学工业出版社,2002.5有机卷542-610.替原始釜式加热,节省了能源。1.3随着计算机的发展,在中小规模生产中,采用60