甲醇精馏工艺流程分析

小氨肥 第39卷第11期2011年11月1甲醇精馏工艺流程分析田旭刘小英秦丽萍董士祥(北京航天万源煤化工工程技术有限公司兰州分公司730050)产品,塔底排出的含微量甲醇及其它重组分的废0前言水送往水处理系统。随着甲醇应用技术的发展,甲醇及其衍生品不凝气放空作为替代能源的应用也越来越得到人们的重视。YCWR____ CWR大量煤基甲醇装置在建或待建,而甲醇装置的大SYCWRGCWRCWs'Cws型化和工艺流程的优化控制对节能降耗、提高经济效益有着至关重要的作用。本文采用PRO/ II精甲醇化工流程模拟计算软件,对甲醇精馏工艺的双塔| 预精馏塔主精馏塔杂醉油流程、三塔流程及四塔流程进行了模拟计算、分析$LSC与比较。废水1流程简述图1双塔精馏工艺流程1.1 双塔流程1.2三塔流程双塔精馏流程是我国老的甲醇装置中采用较三塔流程是目前甲醇生产装置应用最广泛广的一种精馏流程(见图1)。从合成单元来的粗的精馏工艺(见图2),与双塔流程最大不同是将甲醇经泵加压,再经粗甲醇预热器预热后进人预精馏过程分为加压精馏和常压精馏,充分利用精馏塔(常压操作)。为了提高预精馏塔后甲醇加压精馏塔冷凝器的高品位热能作为常压精馏的稳定性并尽可能回收甲醇,塔顶采用两级冷凝，塔再沸器的热源,减少蒸汽供应量,以达到节能经部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量杂质留在降耗的目的。液相作为回流返回塔,二甲醚等轻组分(初馏分)由合成单元送来的粗甲醇经预热器预热后进及少量的甲醇、水由塔顶逸出,塔底含水甲醇则由人预精馏塔,溶解在粗甲醇中的低沸点杂质在预泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精精馏塔塔顶精馏出并送入燃料管网;从预精馏塔馏塔,但也可以认为是常压操作,塔顶得到精甲醇塔底来的物料经泵加压后,送人加压精馏塔。加1 CWR「cws&CWRCws'CWS'CWR精甲醇目g- JBcws'预精馏塔加压精馏塔|杂醇油常压精馏塔粗甲醇GSLGCwR精甲胞cws图2三塔精馏工艺流程小氮肥_第39卷 第11期2011年11月压精馏塔塔顶为99.99%(体积分数)以上的甲醇不凝气再经洗涤后出装置,冷凝液和洗涤水返回蒸气,冷凝后的甲醇进入回流槽,一部分作为精甲塔顶全回流。塔釜甲醇水经泵加压并与加压精馏醇产品送到精甲醇混合罐,另一部分返回加压精塔塔釜甲醇水换热后进人加压精馏塔,塔顶甲醇馏塔塔顶作为回流。在加压精馏塔塔底排出的甲蒸气进入常压精馏塔塔釜冷凝蒸发器冷凝,冷凝醇水溶液送至常压精馏塔。常压精馏塔下部设杂液进人回流罐,经回流泵加压后,-部分返回塔顶醇油采出口,抽出含甲醇、水的异丁基油,以保证作回流,另一部分为精甲醇产品出装置。加压精低于水沸点的杂质(主要是醇类)分离出塔。常馏塔塔釜甲醇水自压进人常压精馏塔精馏,塔顶压精馏塔塔底采出的废水送往废水处理系统。分出剩余甲醇,塔釜水一部分返回预精馏塔塔顶1.3 四塔流程洗涤器,剩余废水去污水处理系统。侧线抽出杂四塔精馏工艺流程见图3。粗甲醇先后与常醇油进人汽提塔,塔顶气体返回常压精馏塔,汽提压精馏塔塔釜水、加压精馏塔塔顶精甲醇换热到塔侧线杂醇油出装置,塔釜水去污水处理或返回75C左右进入预精馏塔;塔项气经过两级冷凝,气化工段使用。不凝气( CWRRCWR精甲摩补充水sYCWR cws'G7CWRSCWR| cws'cws'cws宁汽提塔预精馏塔| 加压精馏塔杂醇油常压精馏塔LSCn LSCSg废水粗甲醇图3四塔精馏工艺流程2基础数据模拟过程.设计以某企业生产装置年产300 kt 精甲醇，3.1 热力学方程年运行时间为7 920 h, 粗甲醇总进料量为物系主要组分为甲醇和水，另外还有少量的40 880 kg/h,温度为40 C,压力为0. 4 MPa(表二甲醚.乙醇、一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、氮压)为基础数据。粗甲醇的组成见表1。气氩气等以及高沸物(主要为异丁醇)。醇水系表1粗甲醇的组成统属于强非理想液体混合物,本文采用修正的组分质量分数/%|组分质量分数/%NRTL热力学计算模型进行模拟。氢气0.0003二甲醚0.083.2模拟结果氧化碳0.000 24乙醇0.05双塔流程、三塔流程以及四塔流程的物料平二氧化碳0.74丙醇0.005衡结果(其中各组分均为质量分数)分别见表2.氮气0.03正丁醇表3和表4。甲烷0.01异丁醇0. 06由表2~表4比较可以看出:3种流程都可产氩气丙酮0.008出合格的精甲醇产品,但双塔流程产的精甲醇纯水5. 836辛烷度稍低,三塔流程与四塔流程产的精甲醇纯度相甲醇.93. 161当;3种流程产的精甲醇产量都能达到要求。_小氮肥 第39卷 第11期2011年11月3表2双塔流程物料平衡粗甲酶补充水预精馏塔塔顶主精馏塔塔顶精馏废杂醇油项目(液)不凝气(气)精甲醇(液)气体(气)水(液)氢气/%0.00030.03250一氧化碳/%0.000 240.026 0二氧化碳/%0.7480. 192 6氮气/%0.033.251 5o甲烷/%0.011. 083 8氩气/%1.0838水/%5. 8361004. 282 00.000197.1973 15.871 093. 1611.161 899.957 199. 964 82.3116 80.215 5二甲醚/%0.088.649 6乙醇/%.0.050.036 50.020 20.076 32.057 3丙醇/90. 0050.028 90. 1906正丁醇/% .0.0050.029 70. 1247异丁醇/% .0.060. 35621. 5409丙酮/%0. 0080.216 00.006 30.015 0辛烷/%0.005 .总流量(kg.h-')40 8804 000377. 178 737 814. 985 764.092 56 540.0918(温度/C405(4C4(，压力/MPa0.50. 1250.10. 1030.103表3三塔流程物料平衡粗甲醇加压精馏塔常压精馏塔精馏废水氢气%0.032 70.026 180.5769.3.26701. 08905.8363.994 50.009 399.3406 26. 7856甲醇/%1.042 199.972 199.997 40.451 850.218 48. 6902乙醇/%0.000 10.00560.00 5.054 710.414 1丙醇/%0.009 10.975 1正丁醇/%0.008 70. 99500.1352 10.611 80.0080. 172 30.012 90.001 1C0.020 1总流量/(kg.h-I)4000375.38218 35019 6306 370. 844 51505压力/MPa0.120.630. 1050.104小氮肥第39卷 第11期 2011年11月克劳斯硫回收工艺细节剖析刘学武李春莲(山东兖矿集团国宏化工有限责任公司邹城273512)目前,克劳斯硫回收工艺在各化工企业的运燃料气行情况不尽相同。比如,山东淄博齐鲁石化公司、山东兖矿国泰公司的运行情况非常稳定,而在山兖矿国宏公司采用的燃料气为液化石油气,东兖矿集团国宏化工有限责任公司(以下简称兖而其它化工企业采用甲醇合成系统产生的弛放矿国宏公司)运行情况却不够理想,故障频发,甚气。燃料气供应比较稳定,不受其它工段的影响，至导致停车。同样的工艺却出现了不同的运行情能保证焚烧炉点火和系统升温平稳。因此,硫回况,故对全系统进行了仔细分析。收系统可以在合成系统接净化气之前接酸性气，《办4>Doo《ors>4.2综合 比较力差不能太小,否则会导致冷凝器、再沸器的换热与双塔流程相比，三塔流程利用蒸汽潜热的面积过大;但此压力差也不能太大,若加压精馏塔多重效用,充分达到节能的目的,但其总投资增压力过高,塔的强度要求势必要提高，投资费用必加能耗大幅度下降,操作费用也显著降低。由于然增加,还必须提高加压精馏塔进料泵的功率,这同一流程设备投资增加的幅度较生产规模增加的样就会降低三塔流程的节能效果。可见,必须优幅度小得多,而吨甲醇能耗保持不变,所以同一流化设计三塔流程甲醇精馏系统。程投资的回收期随着生产规模的扩大而缩短。一在四塔流程中,常压精馏塔和回收塔之间存在般在100 kt/a以上的甲醇装置应采用三塔流程。动量热量、质量的传递关系,故回收塔的操作随常四塔流程与三塔流程相比,总投资和能耗都压精馏塔的变化而变化。减少常压精馏塔的侧线增加,但四塔流程的优势是可以产出高纯度的甲抽出量,可明显降低回收塔热负荷，但直接影响常醇,并且装置规模越大,这种经济优势越明显。另压精馏塔塔底废水中总醇含量,增加废水处理系统一方面,四塔流程中,常压精馏塔塔底的废水几乎的负荷;提高常压精馏塔侧线抽出量,会明显提高不含杂质,若将其用作预精馏塔的萃取水，则可节回收塔热负荷。因此,应根据常压精馏塔进料中杂约大量的脱盐水。如果由于废水循环而导致的高醇含量和各塔热负荷的变化,适当调整常压精馏塔沸点杂质的积累对产品质量造成影响,可以通过和回收塔的操作参数,寻求到最优化点。调节补充新鲜水的水量来抑制系统中高沸点物质5结语的积累,既节约用水又利于环保。总体而言,四塔流程的优势在装置规模越大时越能得到体现,在通过计算分析表明:只有综合考虑能耗和投环保方面也具有积极意义。资等因素,考虑所分离物系的具体特性、投资与经4.3 其它营等因素,并结合生产条件和要求，才能找到最预精馏塔在设计和操作时应给予一定的余可靠最经济的甲醇精馏工艺方案。双塔流程适量,保证粗甲醇浓度在一定范围内变化时,尽量将用于小规模甲醇精馏装置;对于大、中型甲醇精馏轻组分完全分离,保证甲醇质量。根据双效多精装置,三塔流程工艺更具有优越性;四塔流程由于馏原理,要实现2台塔的热量互用,必须满足加压产出的精甲醇纯度高、有利于环保,在大型甲醇装精馏塔塔顶物料的露点温度高于常压精馏塔塔底置中将会更有优势。液相的泡点温度。但应注意:2台主精馏塔的压(收到修改稿日期2011-09-15)