甲醇分离

甲醇分离（共5篇）

甲醇分离 篇1

一、萃取实验装置与分离方法

1. 萃取实验装置

甲醇-乙腈汽液平衡实验装置

萃取实验采用常规的汽液平衡装置, 如图1所示。

针对萃取实验装置进行如下说明:

(1) 塔釜形状呈四口瓶状, 容量为500ml, 在其接口上分别插接升蒸汽塔节、热电偶温度计、冷凝液回流管和液相取样口;

(2) 塔身外围采用保温棉包裹, 上部用水进行冷凝;

(3) 对采取的样品, 用气相色谱仪进行测量, 确认其组成成分。

甲醇-乙腈间歇萃取精馏实验装置

间歇萃取精馏装置为常规装置, 如图2所示。

2. 实验体系

(1) 甲醇-乙腈汽液平衡实验体系

试验中, 为了能够配制出溶剂质量比为3:1的混合溶液, 采用质量分数分别为10%—90%的甲醇-乙腈溶液作为原料, 在其中在加入N, N-二甲基甲酰胺, 待混合溶液稳定之后, 对混合溶液进行汽相和液相取样, 在通过气相色谱仪进行检测, 确认其组成成分。

(2) 甲醇-乙腈间歇萃取精馏实验体系

实验期间, 为了能够达到在一定回流比及溶剂流量下, 准确的观察溶剂对间歇萃取精馏分离效果的影响和过程特征, 选用500ml质量分数为76.5%的甲醇-乙腈溶液作为原料, 然后加入N, N-二甲基甲酰胺混合配比成需要的溶剂。

二、实验结果

对甲醇-乙腈二元物系, 分别进行汽液平衡实验, 运用Chem CAD软件及Wilson模型方法进行模拟计算, 通过实验数据绘制甲醇-乙腈汽液平衡组成图, 来分析汽液平衡性, 如图3、图4所示。

根据图3甲醇-乙腈汽液平衡组成图分析可以看出, 在未加入DMF溶剂的情况下, w G, w L分别为甲醇在气相与液相中的质量分数。经过分析, 如果要甲醇达到与乙腈的相对挥发度达到接近于1的状况时, 甲醇必须处于高质量分数区内, 才能满足要求。且实验结果与Wilson模型模拟的计算数据结果近乎吻合。

图4是在溶剂质量比3:1的情况下加入1, 2-丙二醇, 乙二醇, N, N-二甲基甲酰胺 (DMF) 、N, N-二甲基乙酰胺 (DMAC) 的情况下, 通过实验从而得出甲醇-乙腈汽液平衡的组成图。由图所示, 使用DMF为溶剂, 可以得出打破甲醇-乙腈共沸点的最佳效果。

结束语

经过实验数据的分析验证确认N, N-二甲基甲酰胺作为添加溶剂加入甲醇-乙腈的混合溶液中, 可以打破甲醇-乙腈物系的共沸点, 实现分离甲醇和乙腈的目的。同时, 在汽液平衡中运用Wilson模型进行模拟, 实验结果与模拟数据较为吻合。通过萃取精馏实验可以实现甲醇-乙腈共沸物系的分离。

摘要：本文根据溶剂极性相似相溶原理, 通过ChemCAD软件模拟及气液平衡实验确定出合适的溶剂, 用来萃取精馏分离甲醇-乙腈共沸混合物, 从而考查所选择的萃取精馏溶剂的效果。

关键词：萃取精馏,甲醇,乙腈

参考文献

[1]于洋, 白鹏, 李广忠等.以苯胺为溶剂间歇萃取精馏分离甲醇-乙腈[J].化工进展, 2012, 31 (4) :758-762.

[2]于洋, 白鹏, 庄琼红等.萃取精馏分离甲醇-乙腈的研究[J].化学工程, 2011, 39 (6) :36-39.

[3]于洋.间歇萃取精馏分离甲醇/乙腈二元共沸物[D].天津大学, 2012.

萃取精馏分离甲醇和丙酮共沸物 篇2

萃取精馏过程中溶剂的好坏是萃取精馏成败的关键, 影响溶剂选取的因素很多, 在其筛选过程中需要对各个因素进行综合考虑, 需要大量的试验工作为基础。适宜溶剂的选择主要考虑以下因素:a.溶剂选择性:溶剂的加入能够使原有组分的相对挥发度按照分离要求的方向改变。要求溶剂具有较高的选择性, 以提高溶剂的利用率。b.溶剂溶解性:要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度, 以防止液体在塔内产生分层现象。c.沸点:溶剂的沸点应高于原进料混合物的沸点, 以防止溶剂汽化损失和污染产品;但也不能过高, 以避免造成溶剂回收塔釜温度过高。d.溶剂的粘度、密度、表面张力、比热和蒸发潜热等的大小都直接影响到塔板效率和热量消耗, 对过程的经济指标产生影响;此外, 溶剂使用安全、无毒性、不腐蚀、热稳定性好、价格便宜及来源丰富等也都是选择溶剂时要考虑的因素。

甲醇 (沸点64、7℃) 和丙酮 (沸点56、29℃) 可形成共沸物, 共沸组成为含丙酮88% (质量分数) 、含甲醇12% (质量分数) , 共沸温度为55.5℃, 用普通精馏不能分离出纯组分, 只能采取萃取蒸馏的方法对其进行分离。据文献报道, 水和单乙醇胺 (MEA) 都是分离丙酮和甲醇共沸物的良好溶剂, 对其相对挥发度改变很大。从分离成本方面考虑, 选用水为溶剂, 采用萃取精馏对甲醇和丙酮体系进行分离模拟和试验。采用HYSYS 2.2软件对以水作溶剂分离甲醇和丙酮混合物的萃取精馏过程进行了模拟, 得出了最佳工艺条件;在模拟的最佳工艺条件下, 对以水为溶剂萃取精馏分离甲醇和丙酮混合物进行了试验研究, 试验结果和模拟计算相吻合, 从而验证了模拟的可靠性。

1 模拟部分

1.1 模拟条件

萃取精馏塔进料甲醇和丙酮混合物中含丙酮88% (质量分数) , 原料进料量为1.0 kg/h, 塔顶采出量为0.2 kg/h, 溶剂和原料进料温度为25℃ (特别说明除外) , 操作压力为常压;模拟软件为HYSYS2.2, 热力学方程选用NRTL方程, 萃取精馏塔塔板相对位置从塔顶算起, 塔顶设全凝器 (模拟时算作一块理论板) , 塔釜为再沸器 (相当于一块理论板) ;萃取精馏塔塔板数为15 (不包括再沸器) 。改变进料位置、溶剂比、回流比和溶剂进料温度等条件进行模拟。

1.2 模拟结果与讨论

萃取精馏塔由提馏段、精馏段和溶剂回收段三段组成, 三段塔板数必须相互匹配才能达到最优分离效果, 其中溶剂回收段的塔板数主要取决于溶剂与塔顶馏出液组分沸点差和分离要求, 原料进料位置主要跟原料组成和溶剂萃取精馏效果有关。

1.2.1 溶剂和原料比的影响:

溶剂水和原料分别在第5和第10块塔板位置进料, 回流比为5的情况下, 改变溶剂和原料质量比, 随着溶剂和原料比增大, 馏出液中丙酮含量越高, 塔釜丙酮含量越低, 即分离效果越好。这是因为溶剂和原料比增大, 塔板上的溶剂含量增大, 轻、重组分的相对挥发度也将增大。但是, 随着溶剂和原料比增大, 分离效果增加的幅度减小, 而且溶剂和原料比过大时, 会造成塔釜和溶剂回收塔负荷过大。因此, 在图中曲线拐点处即溶剂水和原料质量比为2.0时最佳, 分离效果得到最大程度发挥。

1.2.2 原料进料位置的影响:

保持溶剂水进料位置为第5块塔板、溶剂和原料质量比为2.0和回流比为5.0不变, 改变原料进料位置, 通过模拟原料进料位置为第10块塔板, 塔顶丙酮浓度最高, 塔釜丙酮浓度最低。原料进料位置上移或下移 (相对第10块塔板) 塔顶丙酮浓度都降低, 塔釜的则升高, 因此最佳进料位置是溶剂进料为第5块塔板, 原料进料位置为第10块塔板。这是由于原料进料位置应该在原料浓度和该塔板液相脱溶剂基浓度相同或最接近处, 否则, 进料将破坏塔内理想的平衡, 从而加重分离负担, 使得分离效果变差, 破坏越严重, 分离效果越差。

1.2.3 回流比的影响:保持溶剂水和原料进料位置分别为第5和第

10块塔板、溶剂和原料质量比为2.0不变, 改变回流比的模拟结果图中曲线的拐点处即最佳回流比为5.0。

1.2.4 溶剂进料温度的影响:

固定溶剂水和原料分别在第5和第10块塔板进料、溶剂和原料质量比为2.0和回流比为5.0不变, 改变溶剂进料温度, 通过模拟可知, 溶剂进料温度越低, 萃取效果越好。这是由于随着溶剂温度的降低, 将其加热至沸点所需要的热量越多, 在精馏段和提馏段内各塔板上的气液传质过程中, 溶剂和甲醇蒸汽更多地冷凝下来.丙酮则相对多地从塔顶馏出, 从而塔内液相溶剂浓度更大, 萃取精馏效果更好。所以, 溶剂进料一般采用常温。

1.2.5 最佳条件:

通过对水作溶剂的萃取精馏塔模拟, 得出最佳操作条件为:溶剂和原料质量比为2.0, 回流比为5.0, 溶剂进料位置在第5块塔板, 原料进料位置在第10块塔板。

2 试验部分

该萃取精馏塔为Φ25mm, 内装3mm×30环丝网填料的填料塔, 填料高度为1.2 m, 测定的理论板数为16块 (不包括再沸器) , 塔顶为全凝器。该塔身有5个取样检测口, 分别在第4、8、12块塔板 (自上而下数) 及塔顶和塔釜;有两个进料口, 分别在第6和11块塔板。

在模拟的最佳工艺条件下, 常温常压下操作, 溶剂水在第6块塔板进入, 入量4.0 g/min;原料[含丙酮88% (质量分数) ]在第11块塔板进料, 入量2.0g/min;塔顶采出量为0.4g/min, 回流比为5.0。

3 结论

通过采用HYSYS 2.2软件进行模拟计算和试验验证得出:

3.1 水萃取精馏塔的最佳条件为:

溶剂和原料质量比为2.0, 回流比为5.0, 溶剂进料位置为第5块塔板, 原料进料位置为第10块塔板, 萃取精馏塔需要16块理论塔板。

3.2 水作为萃取剂较为经济, 使甲醇丙酮的分离成本较低。

3.3 通过试验验证, 试验数据和模拟计算数据相吻合, 说明该模拟模型是可靠的。

摘要：采用萃取精馏对甲醇和丙酮体系进行分离模拟和试验。采用HYSYS 2.2软件对以水作溶剂分离甲醇和丙酮混合物的萃取精馏过程进行了模拟, 得出了最佳工艺条件;在模拟的最佳工艺条件下, 对以水为溶剂萃取精馏分离甲醇和丙酮混合物进行了试验研究, 试验结果和模拟计算相吻合, 从而验证了模拟的可靠性。

关键词：萃取精馏,容剂,模拟,甲醇丙酮共沸物,水

参考文献

[1]时钧, 汪家鼎, 余国琮等.化学工程手册[M].北京:化学工业出版社, l996.

甲醇分离 篇3

二、甲醇分离器改造

1在甲醇分离器原本体上进行改进。为了尽可能利用原有装置, 减少投资费用与时间, 项目组一开始就定下基调, 保持甲醇分离器本体结构尺寸不变, 只对其内件结构进行优化。原设计内件仅为200mm厚丝网对甲醇水冷器后气液混合物进行简单分离, 为提高分离效果, 需在原甲醇分离器内部有限空间内研究更为合理高效的分离技术与方法, 要求新分离内件占用空间少, 好安装, 同时还得保证分离效果。经过对国内分离技术的发展进行研究对比, 近年发展迅速的高效膜分离做为本次内件升级技术的首选, 为使得膜分离技术能在甲醇分离器内更好地发挥分离作用, 膜分离单元前部加上简单传统的机械分离单元, 即能减少膜分离单元的工作压力, 又能保证在有限的空间内良好的分离效率。

2对甲醇分离器内件进行改造。采用新型材料高效纤维, 经过合理设计, 实现了甲醇常规机械分离过程和微滤膜、超滤膜分离过程的组合, 降低气相中的甲醇 (包括油、水等杂质) 含量, 提高装置收率, 达到节能、降耗、增产、增效的目的。本技术在不增加装置动力及其它能耗的基础上可将合成入塔气中甲醇含量从0.7%~1.2%降至0.3%~0.6%。

3内件的安装方式与方法。将现有甲醇分离器内仅有的200MM除沫丝网去除, 重新安装一套集成膜分离装置 (含旋流内件, 微滤膜和超滤膜等) , 使工艺气中的醇在低温、低速、多级、高精度条件下得到高效分离。本技术方案在充分考虑介质的密度、表面张力、粘度、各项杂质的临界含量、膜滤芯的综合特性等因素, 经过详细计算确定, 方案选用有自清洁功能的膜滤芯, 通过设计气流扰动等措施实现长周期运行。

4内件优化后甲醇分离器压差不增加。每个微滤膜滤芯的设计阻力降为0.003MPa, 多组膜滤芯并连设置阻力降仍为0.003MPa, 离心阻力降为小于0.008MPa, 单元全套内件初始阻力降小于0.011MPa。改进之后压差没有增大, 当前运行中甲醇分离器压差为≤15k Pa, 工艺指标控制范围≤50k Pa。

三、改造后甲醇分离器分离效果

自2012年12月份该项目实施完成以来, 甲醇分离器后循环气中醇含量指标由原来的0.7%~1.2%表中的平均值下降到了0.3%~0.6%同样, 甲醇产率较前期大为提高, 生产系统至今一直保持安全稳定运行。

1高效集成膜甲醇分离器设计保证值。设计条件: (1) 入口压力:6.0MPa (g) ; (2) 温度:40℃; (3) 流量:43.73×104Nm3/h; (4) 出合成塔气体中甲醇含量:~4.56% (Vol%) 。保证值: (1) 分离器出口气体中醇含量:≤0.61% (Vol%) ; (2) 阻力降:初期压降≤0.015MPa。

2实际生产中操作值。条件: (1) 分离器入口压力:~5.4MPa; (2) 温度:35℃; (3) 流量:34.00×104Nm3/h; (4) 出合成塔气体中甲醇含量:~4.96% (Vol%) 。实际操作值: (1) 阻力降:初期压降<0.015MPa。 (2) 分离器出口气体中醇含量:~0.416% (Vol%--现场数据加权平均值) 。通过近半年的运行可以看出:选用这种分离器后, 分离器出口气中甲醇含量的实测分析值为0.416% (Vol%) , 远低于设计保证值≤0.60% (Vol%) , 分离并回收循环气夹带醇雾的99.99%, 使入塔气中甲醇含量大幅下降, 在不增加能耗的基础上增产5%~10%。由于甲醇的分离彻底, 相当于提高了甲醇合成效率, 即反应热增多, 合成塔催化剂热点温度下降, 从而可延长催化剂的使用寿命 (既提高催化剂的使用效率) , 降低生产成本;另外又对循环机起到保护作用。在原料气能保证供给的工况下, 与使用传统的分离器相比, 该技术真正体现了节能、增产、降耗的效果。当焦炉气能满足供应, 设备达到满负荷、连续生产时, 各项参数达到设计值, 分离效果会更显著。

四、环保效益、经济效益分析

1节能效益。通过半年多的运行, 可以看出:运用这种内件后, 分离器出口气中甲醇含量的实测值为0.2%~0.6%, 低于设计保证值≤0.6%, 这样使入塔气中甲醇含量大幅下降。在原料气能保证供给的工况下, 和普通甲醇分离器相比, 合成部分能力可提高5%~10%, 真正体现了该内件的节能、增产、降耗的效果。

2经济效益。按年正常生产时间8000小时计, 仅考虑驰放气损失的甲醇量全部回收, 成果实施后每年可创造经济效益:13000×0.5%÷22.4×32×8000×2000=148.57万元。

结语

高效集成膜分离器结构上保留传统醇分的优点, 结合新技术、新材料可给企业带来显著的经济效益, 在系统操作条件不变的情况下明显增加液醇回收量, 降低入塔醇含量, 增加醇产量。这项少投入, 高产出的新技术不但可广泛应用于醇分离器, 还适用于油分离器、乙烯压缩段中间分离器、油田气凝析油回收等许多行业, 相信随着这项技术的推广应用, 会创造出更大的经济效益和社会效益。

摘要：山西焦化集团有限公司24万吨甲醇合成生产装置采用国际先进的低压铜催化剂甲醇合成法, 工艺技术成熟, 产品收率高, 能耗低, 质量品级优良, 是一套技术含量及自动化程度均较高的化工生产装置。该项目以焦炉煤气及造气产水煤气为原料, 生产高附加值的符合国家优等品标准产品精甲醇, 同时副产杂醇油、高低压蒸汽。甲醇分离器是甲醇合成生产过程的重要设备之一, 主要用来对冷却后的含有甲醇的气液混合物进行分离, 将其中的甲醇尽可能地回收形成粗甲醇产品, 其分离效果的好坏直接影响甲醇产品的产率, 并对联合压缩机的安全稳定运行与合成塔内合成反应效率的高低产生直接影响, 提高甲醇分离器的运行效果, 将对整个系统的安全稳定及提产降耗高效运行产生积极作用。

关键词：甲醇分离器,高效集成膜分离技术

参考文献

甲醇分离 篇4

全收率甲醇分离技术利用甲醇和水可以任意比例互溶的特性,使用超临界的极少量水作吸收剂,气液两相逆流雾状接触,在醇分离器内液相无级提浓,气相无级净化。其创新点在于强制分离传统机械分离、深层过滤分离都不能分离下来的气相甲醇,既保证分离后的气相中甲醇含量小于0.05%,又保证回收稀甲醇浓度大于60%。而传统的醇洗塔所能实现的甲醇收率较低,一般醇后气中甲醇含量在0.2%～0.3%,而且存在令人头痛的问题——醇洗塔带液,不能实现连续加水,或者回收的稀醇浓度过低,或者丝网除沫器结蜡引起更严重的雾沫夹带和塔阻力增大等等,达不到理想的效果,降低醇后气中甲醇含量是一个棘手的难题。

1工艺流程及设备

我公司采用鲁奇工艺低压法双塔合成、三塔精馏制取高纯度优等级甲醇。现有2套ϕ2 600 mm甲醇合成装置,合成气分别从2合成塔出来后进入各自的水冷器,然后进入各自的甲醇分离器,将粗甲醇分离下来,从分离器分离出来的粗甲醇汇合后输送到精馏装置。从2分离器出来的合成气汇合后到水冷器进行冷却,冷却后的气体进入水洗塔进行水洗脱醇,水洗塔出来的气体作为循环气送至压缩工段增压后进入合成塔。

1.1设备改造

将原ϕ2 000×17 000 mm水洗塔改造为ϕ2 600×21 800 mm全收率甲醇分离器;新增了一台变频,调节柱塞式高压水泵输水量,醇后气通过全收率甲醇分离器回收气相中甲醇后去压缩工段,回收的稀醇去精馏装置;拆除原水洗塔前气体水冷器。

1.2改后流程

合成气经各自的甲醇分离器将粗甲醇分离下来后汇合,汇合后的气体直接进入全收率甲醇分离器进行水洗脱醇,然后送至压缩工段增压后进入合成塔。

1.3全收率甲醇分离器设计技术指标

全塔总阻力 <0.04 MPa

出塔气相中甲醇含量 <0.08%

出塔液甲醇浓度 >65%

1.4配套的其他改造

开车中先加水至正常液位,再通气。开车初期稀甲醇浓度低,应保持循环,待全气量时,连加连排。根据稀甲醇浓度,调节加水量。由于原柱塞泵打液量为2 m3/h,按新上全收率甲醇分离器的要求,柱塞泵打液量1 200 kg/h,于是对柱塞泵进行改造:将电机装变频器来控制加水量。

2实施过程及效果

2011年2月26日利用合成更换催化剂的机会进行施工安装,3月1日安装结束。3月9日,合成催化剂升温还原结束,合成系统利用转化气进行低负荷生产,3月11日净化气送入合成系统,转入正常生产,至此,全收率甲醇分离器正式投用,目前运行稳定。

全收率甲醇分离器投入使用后,我公司及河南海纳博大科技有限公司现场技术人员对分离器底出口甲醇吸收液浓度取样分析,对循环气中气相甲醇含量进行跟踪测定,同时根据分离器底部出稀甲醇浓度适时调整分离器上段加水量。目前,分离器上段加水量基本维持在1 200～1 300 kg/h,稀醇采出量控制在1 200～1 300 kg/h,分离器液位控制在50%,稀甲醇浓度保持在60%～70%。甲醇分离器出口合成气甲醇含量0.046%,见表1。

注:测定时压力4.2 MPa,气体温度33 ℃,气体流量260 000 m3/h,液相流量1 200 kg/h,现场温度33 ℃。

甲醇分离 篇5

对于多组分混合物分离, 传统工艺一般采用简单精馏塔进行模拟。在隔壁精馏塔的设计操作中, 从某个塔中引出一股液相物流做为另一个塔的塔顶液相回流或者从塔内引出一股气相物流作为另一个塔的塔底气相回流, 减少冷凝器或者再沸器的多次使用, 实现能量的有效利用, 这种方式得到的精馏塔称为隔壁精馏塔。[4]

在此次隔壁精馏塔中, 混合的三组分先进入主塔, 在塔顶得到A、B组分, 从塔中侧线出料一股气相物流作为副塔的塔底气象回流, 副塔中的液相回流进入主塔, 这样就可以利用主塔的提馏段, 使得两个塔耦合在一起。这样可以减少副塔能耗, 综合上是节能的。

1 模拟部分

在常压和中压范围内, 由于水和甲醇具有较强的极性, 所以决定采用NRTL作为物性方法进行模拟[5]。建立流程如图1-1。

在该工艺流程中, S101中为萃取剂水, S102中为环氧丙烷、甲醇和水, 通过T101塔进行分离, 在塔顶可以得到纯度为99.7%的环氧丙烷, 塔底得到纯度为99.3%的水, 第二塔作为溶剂回收塔, 回收甲醇。其中T101和T102共用一个提馏段、使用一个再沸器, 节约能源。

2 模拟结果与讨论

2.1 萃取剂进料位置的确定

(从上往下依次是甲醇, 水, 环氧丙烷的摩尔分数曲线)

溶剂回收段与精馏段受萃取剂进料位置的影响[6], 当进料位置太靠上时, 水不能被完全的脱除, 但是随着进料位置的不断下移, 萃取剂的用量和作用不大。所以确定萃取剂的进料位置在第8块进料。

2.2 萃取剂用量的确定

(从上到下依次是甲醇, 水和环氧丙烷的摩尔分数曲线)

随着萃取剂进料流量的增大, 环氧丙烷和甲醇的出口质量分数均会降低, 这对于产品的纯度就达不到产品质量要求, 所以将萃取剂进料流率定为1000kmol/h。

2.3 原料进料位置

(从上到下依次是水, 甲醇和环氧丙烷的摩尔分数曲线)

随着原料进料位置的不断下移, 环氧丙烷的质量分数逐渐提高, 考虑塔底再沸器的热负荷影响, 当进料位置定位38块, 进料位置最优。

3 结语

通过对萃取隔壁精馏塔的模拟与分析, 我们得到影响该工艺最主要的工艺参数的优化结果。

参考文献

[1]Clericia M G, Bellussia G, Romanob U.Synthesis of pro-pylene oxidefrom propylene and hydrogen peroxide catalyzed by ti-tanium silicalite[J].Journal of Catalysis, 1991, 129 (1) :159-167.

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[5]陈新志, 蔡振云, 胡望明, 等.化工热力学[M].北京:化学工业出版社, 2009.