甲醇双塔精馏与三塔精馏的比较

第35卷第3期化工设计通讯Vol 35 No. 32009年9月Chemical Engineering design Communication甲醇双塔精馏与三塔精馏的比较程建光陆丽萍张雷(兖矿国泰化工有限公司,山东滕州277527)摘要:近年来随着煤化工产业的快速发展甲醇作为煤化工的主要产品也得到了迅猛发展,随着甲醇工业的发展和甲醇生产的相关技术也得到了快速发展在甲醇甲醇生产过程中,甲醵精馏做为整个甲醵生产过程中能耗占近20%的一个工段,更是技术攻关、节能、提升产品质暈的重点环节因此甲酵精馏技术的攻关和忧化日益引起人们关注,目前甲醇生产中曾遍使用的精馏工艺有双塔精馏和三塔精馏技术,在此就甲醇双培竊馏和三塔精馏从工艺流程、投资、产品质量、操作、能耗等几个方面进行综合比较探讨。关键词:双塔;三塔;精馏中图分类号:TQ228.12+1文献标识码:A文章编号:1003-6490(200903-000济效益和市场竞争力的重要举措。0引言1精馏原理甲醇作为重要的基础有机化工原料,在化工产品中有着广泛的应用,近年来随着煤化工产业的兴起精馏是根据在相同温度下,同一液体混合物中不各地甲醇生产厂都如雨后春笋般拔地而起,目前国内同组分的挥发度不同,经多次部分气化和多次部分冷的甲醇产能还在逐年大幅度增长,预计到十一五”末凝最后得到较纯的组分,实现混合物分离的操作过期,我国甲醇生产企业将为200家左右,产能将达到程,如图1。2500万t/a至3200万Ua伴随着甲醇产能和需求轻组分Y和重组分X混和液X进人第一分离量还会越来越大因此提高甲醇产品质量和降低生产器若将第一级溶液部分气化得到气相产品冷凝液,消耗就越来越引起人们的关注。甲醇精馏是甲醇生然后再将冷凝液在第二级分离器中部分气化,再经第产装置的最后一道工序其能耗约占甲醇生产总能耗二级冷凝器冷凝得溶液中的组分Y2必大于Y1,这种的20%左右,甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲部分气化部分冷凝的次数(即级数)越多,所得轻组分醇的质量能耗等主要指标,因此选择适合企业生产Y浓中国煤化工的易择发组分。同需要的精馏技术,是降低成本、节能降耗、提高企业经理HCNMHG进行多次部分气化收稿日期:2009-07-31作者简介:程建光(1966-),男汉族,山东菏泽人,毕业于哈尔滨理工大学热能工程专业,参加工作后一直从事煤化工生产技术工作,现就职于兖矿国泰化工有限公司生产技术部,工程师。第3期程建光,陆丽萍,张雷:甲醇双塔精馏与三塔精馏的比较生产要求,其具体工艺流程如图2表1工业甲醇规格及技术指标GB338-2004指标项目优等品等品合格品色度/Haen单位(铂-钴色号)≤密度(p20)/(g/cm30.79~0.7920.79~0.793沸程(0℃,101.3kPa,在64.0℃-655℃范围内,0.81.5包括646±0.1℃)/℃≤高锰酸钾实验/min≥水混溶性实验通过实验通过实验(1+9)水的质量分数/%≤图1精馏原理示意图酸的质量分数(以HCOOH计)%≤0.0015和分离那么这种级数愈多,得到的溶液组分x浓度或碱的质量分数(以NH0.00000.05越高,最后可得到儿乎纯态的难挥发组分。羰基化合物的质量分数0.0020.010常温、常压下,甲醇是易挥发和易燃烧的无色液(以HCHO计)/%≤体纯甲醇的沸点为64.7℃,杂质的沸点有高有低,蒸发残渣的质量分数/%≤0.0010.005低于甲醇沸点的为轻馏分,高于此值的为重馏分。硫酸洗涤实验/Haen单位(铂一钻色号)≤般情况下,甲醇中所含轻馏分杂质主要有二甲谜、乙乙醇的质量分数/%≤供需双方协商醛、丙酮等,约占粗甲醇重量的1%;重馏分主要有来自粗甲醇储槽的甲醇,经泵加压,再经粗甲醇水、异丁醇、异丁醚等约占粗甲醇重量的4~5%。甲预热器加热到45℃后进入预精馏塔,在预精馏塔脱醇合成不论采用何种催化剂均受其选择性的限制以除轻馏分后,直接由泵输送至主精馏塔,进一步把高沸及合成条件(压力温度和合成气组成)的影响,在进点的重馏分杂质脱除,主要是水异丁棊油等。从塔顶行甲醇合成反应的同时还会伴随着一系列副反应发或侧线采出的精甲醇经过冷却器冷却至常温后就可生甲醇合成过程中副反应产物多达40多种这些杂得到纯度在99%以上的符合国标的精甲醇产品。质只有通过精馏工序加以去除,才能得到符合国标要22三塔精馏工艺求的精甲醇(见表1)三塔流程是目前甲醇生产装置应用最广泛的精馏工艺。我公司年产24万t甲醇装置就用此方法,2双塔精馏和三塔精馏流程三塔均采用天津大学的规整填料,且我国目前在建的甲醇装置亦大部分采用此法粗甲醇按次序分别进人目前我国在甲醇生产过程中主要使用的甲醇精预精馏加压塔和常压塔逆行精馏,大部分轻组份在馏技术有双塔精馏和三塔精馏工艺。预精馏塔去除,加压塔和常压塔均采出产品,约各占2.1双塔精馏工艺半。美国曾报导过另一种三塔流程,该流程的特点该流程为我国以前老的甲醇装置中采用是较广是三个塔基本上等压操作,由第三精馏塔采出产品,的一种精馏流程。精甲酵先经预精馏塔,经预精馏后第二精馏埁灬亨賁丛一螗撚相当于预精馏塔,中国煤化工的含水甲醇直接由泵输送经热交换器后再至主精馏主要用此种精馏流程塔,最终在主精馏塔将甲醇与水、重组份及残余轻组日前我□CNMHG流程如图3其具份进行有效分离-得到精甲酵产品。生产实践证明有精馏能耗低、操作稳定、产品质量好等突出优点但双塔精馏流程简单、操作方便、运行稳定能满足甲醇操作相对比较复杂。化工设计通讯第35卷不凝气CW粗甲酵精馏残夜图2双塔精馏工艺流程简图压精馏残夜图3三塔精馏工艺流程简图从进料泵来的粗甲醇加入碱液后经预热器加热送往废水槽。后进入预塔,进塔后与从冉沸器来的气流换热后,未冷凝的部分低沸点组分及不凝气进入其中绝大部分3双塔精馏和三塔精馏的比较甲醇绉冷却器冷凝后回流,不凝气体经过预塔液封槽后,进入放空总管;出预塔的甲醇液经过加压塔给料3.1操作条件泵加压后进入加压塔,进塔后与从再沸器来的气流换双塔精馏和三塔精馏不仅在工艺流程上差别较热后,气相从塔顶出塔后进入常压塔再沸器给常压塔大,其具体操作指标也相差甚远,其主要的操作条件提供热源冷凝后的甲醇进入加压塔回流槽,一部分对比打回流,一部分作为产品采出。液相出塔后进入常压3.2中国煤化工塔,进塔后与从再沸器来的气流换热后,气相出塔顶CNMHG指标,从国内双塔后经常压塔冷凝器冷却后进入常压塔冋流槽,一部分精馏现状来看精甲醇中乙醇含量较高,这是一个比打回流,一部分作为产品采出,常压塔底的排出废水,较突出的问题。国内大部分以油或煤为原料的甲醇第3期程建光陆丽萍,张雷:甲醇双塔精馏与三塔精馏的比较厂经过双塔精馏后,精甲醇中乙醇的含量在400×双塔精馏与三塔精馏的投资与操作费用比较见10-6~500×10-6,联醇工艺生产中的精甲醇其乙醇表3,由表3可见双塔精馏与三塔精馏的投资操作费含量吏高些,相对于国外标准有较大差距,而且也不用、能耗的相互关系与生产规模有很大关系,随着生能满足像用于醋酸生产用的高端用户,限制了其发产规模的增大,三塔精馏的经济效益就更加明显,另外还有产品质量优等优点,因此目前大的甲醇装置,2双塔精馏和三塔精馏的主要操作条件大家一致都选择釆用三塔精馏。双塔精馏一塔精馏表3投资与操作费用比较表项目主精预精加压塔常压塔项日双塔精馏三塔精馏操作压力/MPa0.050080.050.570.006生产规模/万va10塔顶温度/℃67-6868~6970-75120.565.9投资/%100113塔底温度/℃74-77111-11680-85126.2110操作费用/%能耗/%61三塔精馏可制取乙醇含量较低的优质甲醇,乙醇含量一般小于100×10-6,大部分时间可保持在500以下,其他有机杂质含量也相对减少。精甲醇产4结语品质量不仅跟精馏工艺有关系,而且还跟甲醇合成压力、合成气组成、合成催化剂有关,甚至和合成塔等设双塔精馏工艺投资省、建设周期短、装置简单易备的选材也有关系。甲醇产品中乙醇含量的高低与于操作和管理。虽然消耗高于三塔精馏工艺但在5粗甲醇中乙醇含量有很大关系粗甲醇中乙醇含量低万吨/年生产规模以下的小装置时其技术经济指标较时精甲醇中乙醇含量自然也低。在三塔精馏中常压占优势其节能降耗途径可以采用高效填料来达到降塔采出的精甲醇质量更好些。实际分析结果表明,常低蒸汽消耗的目的。5万吨/年生产规模以上时,宜压塔采出的精甲醇中乙醇含量极低,仅1×10-6-2采用三塔精馏技术虽然一次性投资较高,但是操作10-6,有时甚至分析不出来,而加压塔采出的精甲费用和能耗都相对较低。醇中乙醇含量大多在20×10-6~80×10-6三塔精馏生产的精甲醇产品质量较好,尤其是产3.3能耗品中乙醇含量较低,能满足甲醇羰基化合成醋酸、醋甲醇是一种高能耗产品,而精馏工序的能耗占总酐等对优质甲醇的要求虽然一次性投资较高,但操能耗的10%~30%,所以精馏的节能降耗不容忽视。作费用和能耗都相对较低。因此三塔精馏和双塔精双塔精馏每吨精甲醇耗蒸汽约为1.8~2.0-,不少工馏得选择又要根据装置的能力、产品的要求等指标厂消耗蒸汽量在2.0以上。三塔精馏与双塔精馏的参数进行选择合适的工艺,才能真正发挥其作用区别在于三塔精馏采用∫两个主精馏塔,一个加压操作,一个常压操作,利用加压塔的塔顶蒸汽冷凝热作为常压塔的加热源,既节约了蒸汽,也节约了冷却用1赵保志,氮肥技改(].205):7[2]化「生产流程图解(第二版)M].北京:化学工业出版社.1997水。每精制t精甲醇约节约I蒸汽,所以三塔精馏[3]廖卩昌.甲醇双效精馏节能技术[门,中氮肥,201):20的能耗较低,吨甲醇精馏节约蒸汽近50%大大的降(41冯元琦,甲醇(M],北京:化学工业出版社,2低了吨甲醇的生产能耗,为企业减低消耗,节约成本,[5]姚长英,化工原理(下册)M].天津:天津大学出版社,提升企业竞争力具有巨大的意义。中国煤化工5化工单元操作设计手34投资与操作费用THCNMHG计院出版