第35卷第3期化工設計通訊Vol.35 No.32009年9月Chemical Engineering Design CommunicationsSepl.2009甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較程建光陸麗萍張雷(兗礦國泰化T有限公司,山東滕州277527)摘要:近年來隨著煤化工產業(yè)的快 速發(fā)展,甲醇作為煤化工的主要產品也得到了迅猛發(fā)展,隨著甲醇工業(yè)的發(fā)展,和甲醇生產的相關技術也得到了快速發(fā)展,在甲醇甲醇生產過程中,甲醇精餾做為整個甲醇生產過程中能耗占近20%的一-個工段，更是技術攻關、節(jié)能、提升產品質量的重點環(huán)節(jié),因此甲醇精餾技術的攻關和優(yōu)化日益引起人們關注,目前甲醇生產中普遍使用的精餾工藝有雙塔精餾和三塔精餾技術，在此就甲醇雙塔精餾和三塔精餾從工藝流程、投資、產品質量、操作、能耗等幾個方面進行綜合比較探討。關鍵詞:雙塔;三塔;精餾中國分類號:T0223.12*1文獻標識碼:A 文章 編號:1003 - 6490(2009)03- 0030-04濟效益和市場競爭力的重要舉措。0引言1精餾原理甲醇作為重要的基礎有機化工原料,在化工產品中有著廣泛的應用,近年來隨著煤化工產業(yè)的興起,精餾是根據在相同溫度下,同-液體混合物中不各地甲醇生產廠都如雨后春筍般拔地而起,目前國內同組分的揮發(fā)度不同,經多次部分氣化和多次部分冷的甲醇產能還在逐年大幅度增長,預計到“十- -五”末凝最后得到較純的組分,實現(xiàn)混合物分離的操作過期,我國甲醇生產企業(yè)將為200家左右,產能將達到程,如圖1。2500萬t/a至3200萬V/a。伴隨著甲醇產能和需求輕組分Y和重組分X混和液Xf進入第一分離量還會越來越大,因此提高甲醇產品質量和降低生產器,若將第一級溶液部分氣化得到氣相產品冷凝液，消耗就越來越引起人們的關注。甲醇精餾是甲醇生然后再將冷凝液在第二級分離器中部分氣化,再經第產裝置的最后一道工序,其能耗約占甲醇生產總能耗二級冷凝器冷凝得溶液中的組分Y2必大于Y,這種的20%左右,甲醇精餾技術的好壞直接關系到精甲部分氣化部分冷凝的次數(即級數)越多,所得輕組分醇的質量能耗等主要指標,因此選擇適合企業(yè)生產Y濃度越高,最后幾乎可得到純態(tài)的易揮發(fā)組分。同.需要的精餾技術,是降低成本、節(jié)能降耗、提高企業(yè)經理,若將從各分離器所得溶液產品進行多次部分氣化收稿日期:2009-07-31作者簡介:程建光(1966 - ),男,漢族,山東荷澤人，畢業(yè)于哈爾濱理工大學熱能工程專業(yè),參加T.作后- -直從事煤化工生產技術工作,現(xiàn)就職于宛礦國泰化工有限公司生產技術部,工程師。第3期程建光,陸麗萍,張雷:甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較31生產要求,其具體工藝流程如圖2。表1工業(yè)甲醇規(guī)格及技術指標CB338- 2004空指項目優(yōu)等品.-等品合格品色度/Hazen單位(鉑-鈷色號)≤密度(p20)/(g/em})0.791 -0.792 0.791 -0.793佛程(0C, 101 .3kPa,在-x64.0C~ 65.5C范圍內，0.81.01.5包括64.6+0.1C)/C≤商錳酸鉀實驗/min≥503020通過實驗水混溶性實驗(1+3)(1+9) .水的質量分數/%≤0.100.15圖1精餾原理示意圖酸的質量分數(以0.00150.00300.0050HCOOH計)/%≤或蜮的質量分數(以NHy和分離,那么這種級數愈多,得到的溶液組分X濃度0.00020.0008計)/%≤越高,最后可得到幾乎純態(tài)的難揮發(fā)組分。羰基化合物的質址分數0.0020.010常溫、常壓下，甲醇是易揮發(fā)和易燃燒的無色液(以HCHO計)/%≤體,純甲醇的沸點為64.79 ,雜質的沸點有高有低，蒸發(fā)殘渣的質量分數/%≤0.0010.0030.005低于甲醇沸點的為輕餾分,高于此值的為重餾分。一硫酸洗滌實驗/Hazen單位(鉑-鉆色號)≤般情況下,甲醇中所含輕餾分雜質主要有二甲謎、乙.乙醉的質量分數/%≤供需 雙方協(xié)商醛、丙酮等,約占粗甲醇重量的1%;重餾分主要有來自粗甲醇儲槽的甲醇,經泵加壓,再經粗甲醇水異丁醇異丁醚等約占粗甲醇重量的4~5%。預熱器加熱到45C后進人預精餾塔,在預精餾塔脫醇合成不論采用何種催化劑,均受其選擇性的限制以除輕餾分后,直接由泵輸送至主精餾塔,進- -步把高沸及合成條件(壓力、溫度和合成氣組成)的影響，在進點的重餾分雜質脫除,主要是水、異丁基油等。從塔頂行甲醇合成反應的同時,還會伴隨著一系列副反應發(fā)或側線采出的精甲醇經過冷卻器冷卻至常溫后,就可生,甲醇合成過程中副反應產物多達40多種,這些雜得到純度在99.9%以上的符合國標的精甲醇產品。質只有通過精餾工序加以去除,才能得到符合國標要2.2三塔精餾工藝求的精甲醇(見表1)。三塔流程是目前甲醇生產裝置應用最廣泛的精餾工藝。我公司年產24萬t甲醇裝置就用此方法，2雙塔精餾和三塔精餾流程三塔均采用天津大學的規(guī)整填料,且我國目前在建的甲醇裝置亦大部分采用此法粗甲醇按次序分別進入目前我國在甲醇生產過程中主要使用的甲醇精預精餾、加壓塔和常壓塔逆行精餾,大部分輕組份在餾技術有雙塔精餾和三塔精餾工藝。預精餾塔去除,加壓塔和常壓塔均采出產品,約各占2.1 雙塔精餾工藝一半。美國曾報導過另- -種三塔 流程,該流程的特點該流程為我國以前老的甲醇裝置中采用是較廣是三個塔基本上等壓操作,由第三精餾塔采出產品，的一種精餾流程。精甲酵先經預精餾塔,經預精餾后第二精餾塔分離水份,第一精餾塔相當于預精餾塔,的含水甲醇直接由泵輸送經熱交換器后再至主精餾主要用作分離輕組份，我國尚未采用此種精餾流程,塔,最終在主精餾塔將甲醇與水、重組份及殘余輕組目前我應用最廣泛的三塔精餾工藝流程如圖3,其具份進行有效分離-得到精甲酵產品。生產實踐證明有精餾能耗低、操作穩(wěn)定、產品質量好等突出優(yōu)點,但雙塔精餾流程簡單、操作方便、運行穩(wěn)定,能滿足甲醇操作相對比較復雜。32化工設計通訊第35卷不凝氣W|cw仗cw預CTsor精|精甲蘼物|Q-粗甲醇塔|se精餾殘夜圖2雙塔精餾工藝流程簡圖不艇氣放空.女cwTD加常(D壓b-|8精甲醇粗甲醇.cw3雜醇Is( t精餾殘瘦圖3三塔精餾工藝流程簡圖從進料泵來的粗甲醇加入堿液后經預熱器加熱送往廢水槽。后進入預塔,進塔后與從冉沸器來的氣流換熱后,未冷凝的部分低沸點組分及不凝氣進人其中,絕大部分3雙塔精餾和三塔精餾的比較甲醉經冷卻器冷凝后回流,不凝氣體經過預塔液封槽后,進入放空總管;出預塔的甲醇液經過加壓塔給料3.1操作條件泵加壓后進人加壓塔,進塔后與從再沸器來的氣流換雙塔精餾和三塔精餾不僅在工藝流程上差別較熱后,氣相從塔頂出塔后進入常壓塔再沸器給常壓塔大,其具體操作指標也相差甚遠,其主要的操作條件提供熱源,冷凝后的甲醇進人加壓塔回流槽,一-部分對比見表2。打回流,一部分作為產品采出。液相出塔后進入常壓3.2 產品質量塔,進塔后與從再沸器來的氣流換熱后，氣相出塔頂精甲醇中乙醇含最是- -個重要指標，從國內儀塔后經常壓塔冷凝器冷卻后進入常壓塔網流槽,一部分精餾現(xiàn)狀來看,精甲醇中乙醇含量較高,這是一個比打回流,-一部分作為產品采出,常壓塔底的排出廢水，較突出的問題。國內大部分以油或煤為原料的甲醇第3期程建光,陸麗萍,張雷:甲醇雙塔精餾與三塔精餾的比較33廠經過雙塔精餾后,精甲醇中乙醇的含量在400x雙塔精餾與三塔精餾的投資與操作費用比較見10-6 ~ 500x 10-6,聯(lián)醇工藝生產中的精甲醇其乙醇表 3,由表3可見雙塔精餾與三塔精餾的投資、操作費含量史高些,相對于國外標準有較大差距,而且也不用、能耗的相互關系與生產規(guī)模有很大關系，隨著生能滿足像用于醋酸生產用的高端用戶,限制了其發(fā)產規(guī)模的增大,三塔精餾的經濟效益就更加明顯,另展外還有產品質量優(yōu)等優(yōu)點,因此目前大的甲醇裝置,表2雙塔精餾和三塔精餾的主 要操作條件大家-致都選擇采用:塔精餾。雙塔精餾=:塔精餾表3投資與操作費 用比較表項目預精價塔加壓塔常壓塔項日三塔精餾餾塔生產規(guī)模/萬va 102.5操作壓力/MPa 0.050.05 0.57 0.006投資/%0000 100132329塔頂溫度/C 67-68 68~69 70-75 120.5 65.9操作費用/% 100 100 100771塔底溫度/C 74~77 11-116 80~85 126.2 110能耗/%100 100 1000152三塔精餾可制取乙醇含量較低的優(yōu)質甲醇,乙醇含量一般小于100x 10-*,大部分時間可保持在50 x10-以下,其他有機雜質含量也相對減少。精甲醇產4結語品質量不僅跟精餾工藝有關系，而且還跟甲醇合成壓力、合成氣組成、合成催化劑有關,甚至和合成塔等設雙塔精餾工藝投資省、建設周期短、裝置簡單易備的選材也有關系。甲醇產品中乙醇含量的高低與于操作和管理。雖然消耗高于三塔精餾工藝,但在5粗甲醇中乙醇含量有很大關系,粗甲醇中乙醇含量低萬噸/年生產規(guī)模以下的小裝置時其技術經濟指標較時，精甲醇中乙醇含量自然也低。在三塔精餾中常壓占優(yōu)勢,其節(jié)能降耗途徑可以采用高效填料來達到降塔采出的精甲醇質量更好些。實際分析結果表明,常低蒸汽消耗的目的。5萬噸/年生產規(guī)模以上時,宜壓塔采出的精甲醇中乙醇含量極低,僅1x10-6~2采用三塔精餾技術,雖然一次性投資較高,但是操作x10-',有時甚至分析不出來,而加壓塔采出的精甲費用和能耗都相對較低。三塔精餾生產的精甲醇產品質量較好,尤其是產醇中乙醇含量大多在20x 10-6~ 80x 10-%。品中乙醇含量較低，能滿足甲醇羰基化合成醋酸、醋3.3能耗甲醇是一種高能耗產品,而精餾工序的能耗占總酐等對優(yōu)質甲醇的要求,雖然- -次性投資較高,但操能耗的10% ~ 30% , 所以精餾的節(jié)能降耗不容忽視。.作費用和能耗都相對較低。因此三塔精餾和雙塔精雙塔精餾每噸精甲醇耗蒸汽約為1.8~2.0t,不少工餾得選擇,又要根據裝置的能力、產品的要求等指標廠消耗蒸汽量在2.0t以上。三塔精餾與雙塔精餾的參數進行選擇合適的工藝,才能真正發(fā)揮其作用。區(qū)別在于三塔精餾采用了兩個主精餾塔,-個加壓操[參考文獻作,一個常壓操作,利用加壓塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為常樂塔的加熱源,既節(jié)約了蒸汽,也節(jié)約了冷卻用[1]趙保志. 氨肥技改[J]. 2003.(5):27.[2]化[生產流程圖解(第-:版)[M].北京:化學工業(yè)出版社. 1997.水。每精制1t精甲醇約節(jié)約It蒸汽,所以三塔精餾[3] 廖衛(wèi)昌.甲醇雙效精餾節(jié)能技術[J].中氮肥,2001,(1):20.的能耗較低,噸甲醇精餾節(jié)約蒸汽近50% ,大大的降[4]馮元琦 .甲醇[ M].北京:化學T.業(yè)出版社,000.低了噸甲醇的生產能耗,為企業(yè)減低消耗,節(jié)約成本，[s]姚玉英. 化工原理(下冊)[ M].天津:天津大學出版社,199.提升企業(yè)競爭力具有巨大的意義。[6]丁化學工業(yè) 部化學T:程設計技術中心站.化工單元操作設計手冊(上冊)[ Mj.西安:化學工業(yè)部第六設計院出版.3.4 投資與操作費用