甲醇精馏工艺

甲醇精馏工艺（共7篇）

甲醇精馏工艺 篇1

现阶段, 甲醇作为一种基本有机化工原料, 在世界经济中有着非常重要的作用。而随着能源日益紧缺, 甲醇又逐渐发展成为一种重要的能源替代品, 促进了二甲醇等化工产业的发展。但随着甲醇需求量的日益增大, 人们对甲醇产品质量及性能提出了更高的要求。甲醇精馏作为甲醇生产中的重要工序, 对甲醇产品质量高低有着直接影响。本文就结合甲醇, 对甲醇精馏工艺进行详细分析与探究。

一、精馏工艺

从实质上讲, 甲醇精馏是多个简单蒸馏组合。因液体混合物中所包含的物质其沸点不同, 所以当其处于一定温度情况下时, 气相中的低沸点物浓度会高于液相中的低沸点浓度, 反之则液相中的高沸点物浓度较高, 这就会从一定程度上转变了气液两相组成。部分气化形成的蒸汽实施冷凝处理时, 因高沸点物相对易于冷凝, 因此冷凝液中的高沸点物浓度则相对较高, 同理则未冷凝中的低沸点物浓度则相对较高。如此进行不断的冷凝、气化, 便会从混合液中将纯甲醇组完全分离出来。

现阶段, 国内常用的甲醇精馏工艺主要分为三塔精馏工艺以及双塔精馏工艺还有具备高锰酸钾反应的精馏工艺。一般情况下, 具备高猛酸钾反应的精馏工艺首先需对粗甲醇中所包含的还原性物质进行一定处理后再实施精馏, 且工艺相对复杂, 此外该工艺对于应用甲醇质量的要求相对较为严格。由于现阶段双塔精馏以及三塔精馏工艺能满足对精甲醇质量要求, 所以一般情况下不大使用具备高猛酸钾反应的精馏工艺。

1. 双塔精馏工艺

应该说, 双塔精馏工艺是当前最为常用, 也最为普遍的一种工艺流程。该工艺主要是由主精馏塔以及预精馏塔组成。首先将粗甲醇流入预塔中, 其实质是萃取精馏塔, 在其塔顶以及回流槽中加入一定水作萃取剂, 以脱除粗甲醇中所包含的非水溶性杂质。再将通过轻馏分后的预后甲醇放入精馏塔中, 以将甲醇、水以及高沸点杂质完全分离开来。另外为了将粗甲醇中的酮以及高级醇完全、彻底脱离出来, 需在主精馏塔中设置一条侧线, 并通过管线形式将杂质水排出。在该过程中需注意一点, 要确保主塔塔底温度高于104°C, 同时也要保证主塔塔底残液的实际p H值控制在7-9范围内。去除杂质后, 可在主塔上部或者是回流液中获得约为99.9%纯度的精甲醇。

2. 三塔精馏工艺

所谓三塔流程即预精馏塔、常压精馏以及加压精馏塔。一般来讲, 预精馏塔以及双塔流程中的预精馏塔流程、作用相同。脱除轻馏分后的预精馏塔底部密度约在0.84g/cm3-0.87g/cm3左右, 预后甲醇液通过加压塔实施给料加压至0.56MPa-0.6MPa, 再通过加压塔出料换热器以及再沸器冷凝水换热之后, 将其温度升至125°C后再将其送入到加压精馏塔的中下部;而加压塔塔底则利用0.4MPa蒸汽加热至135°C时, 将塔顶蒸出的甲醇蒸汽放入至加压塔冷凝器中逐渐冷却, 将甲醇蒸汽冷凝潜热看成常压精馏塔中热源。通常出加压塔中的冷凝器甲醇液会又一次流入加压塔回流槽, 其中一部分经加压后流入至加压精馏塔中作回流液, 而另一部分则会流至甲醇冷却器成为合格的甲醇产品。

将加压精馏塔底部所流出的甲醇液送入到常压精馏塔中, 则常压精馏塔则会同双塔精馏技术中的主塔流出以及作用一致。区别是常压精馏塔中的底部热源是加压精馏塔中所形成的塔顶蒸汽冷凝潜热。另外, 常压精馏塔中所使用的再沸器同加压精馏塔中所使用的回流冷凝器相同。

二、工艺比较

1. 产品质量

一般来说, 通过双塔精馏工艺所形成的精甲醇产品, 所包含的有机质以及乙醇大都控制在一定范围内, 其缺点是乙醇分离程度相对较差。在双塔流程中, 依据粗甲醇质量, 可以将乙醇含量控制在100mg/kg-600mg/kg。但是随着诸多甲醇衍生品的开发与使用, 对甲醇质量提出了更高要求。

相比之下, 三塔精馏工艺则对双塔精馏工艺形成一种有效补充和完善, 且乙醇质量会明显降低。当前很多企业在所提交的生产质量报告中明确指出, 我国的三塔精馏生产工艺已经完全达到了美国AA级标准。此外乙醇质量分数大约为8.0x10-5左右, 因此也能够完全满足甲醇羟基化所需的技术要求。

2. 能源消耗

以往精馏过程中, 能源消耗较大, 且其热能利用率相对较低。而三塔加压蒸馏则很好的使用了热量, 它主要是靠2个精馏塔来实施。常将第一个主精馏塔作加压蒸馏, 且将其操作压力控制在0.56MPa-0.60MPa范围内。液体沸点逐渐升高, 顶部气相甲醇液化的温度约是121°C, 要超过常压塔塔釜液中的沸点温度, 所以我们常将其冷凝潜热视为常压塔再沸器中的热源。相比较双塔流程, 这种精馏工艺可以节约30%-40%的热能。通常三塔精馏会消耗掉1.1t/d的蒸汽, 而所使用的循环水则为100m3/t;双塔精馏大都消耗掉1.7t/d的蒸汽, 而甲醇循环用水量约是150m3/t。

3. 设备比较

同双塔精馏相比较, 三塔精馏所使用的机器设备增设了加压塔等工序, 致使设备投资相对有所增加。结合以往工程建设经验, 同一规模所使用的三塔精馏装置要比双塔精馏装置增加25%的投资, 但实际运行费用则约节省20%左右。

总结:

文章主要结合甲醇特点, 对甲醇精馏工艺进行了详细分析与探究, 为日后进一步研究甲醇精馏工艺及其流程提供了一定理论支持。

参考文献

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[5]官庆玉, 王晓峰.50000吨/年甲醇生产精馏塔的技术改造[J].黑龙江科技信息.2007 (05)

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优化甲醇精馏工艺的分析 篇2

关键词：甲醇,精馏工艺,优化措施

甲醇是现代化工产业中不可或缺的重要化工材料之一, 其在农药、医药、电子、火药、溶剂、试剂等制造中都有着广泛的应用, 同时也是一种重要的能源替代品。在普通的粗甲醇中, 包含有众多的化学成分, 其中以水、甲醇和有机物为主要物质, 因此其无法满足工业生产的浓度标准。甲醇精馏工艺则是通过一定的技术手段, 对粗甲醇进行提纯, 从而达到工业生产的浓度标准。然而在实际生产过程中, 甲醇精馏工艺操作十分复杂, 对整个系统的稳定性要求较高, 能耗也较大。随着社会的发展, 发展观念的转变, 人们对甲醇生产提出了更高的要求, 以满足节能环保的要求。因此, 笔者就甲醇精馏工艺的优化进行了简要讨论。

1 甲醇精馏工艺流程

目前国际上主要的甲醇精馏工艺为三塔双效精馏工艺, 粗甲醇经生产出来后, 送入预精馏塔, 轻质部分和不凝气体由塔顶除去, 其余部分经塔底送至加压塔, 塔顶蒸汽凝结后回流至塔顶, 其余部分即为产品。在三塔双效精馏工艺中, 预后甲醇加入加压塔后, 塔顶出气直接进入常压塔底部作为热源。这样一来, 就形成了双效精馏效果。该精馏法与双效蒸发原理相同, 可有效节省热源和冷却水源, 但对操作的要求更高。

2 甲醇精馏效果影响因素和优化措施

2.1 物料平衡环节

物料平衡是指在甲醇生产过程中, 应根据原料的进入量设置相应的甲醇采取量, 从而确保精馏塔中的物料平衡, 是甲醇精馏操作工艺中最为重要的条件。当物料进入量过大时, 塔压差就会较正常值升高, 这样就使得塔内温度下降, 轻组分下移, 从而造成甲醇初馏点降低, 有效组分缺失等。反之, 当物料进入量较平衡值偏低时, 塔压差就会下降, 塔温升高, 轻组分上移, 使产品纯度降低, 质量不达标。

2.2 热量平衡环节

热量平衡一般是通过蒸汽量的调节来实现。当蒸汽大量增加时, 塔内温度会上升, 重组分物质向上移动, 水和乙醇等也会上移, 不但影响了精馏甲醇的质量, 甚至还有可能引起泛液的发生。所以在平衡状态时, 精馏塔的温度上升速度应控制在1 (9) /h。同理, 当蒸汽量减少时, 精馏塔内温度会下降, 使得轻组分下移, 从而进入到后续处理环节中, 使得精馏甲醇的水溶性和KMn O4检验不合格。

2.3 汽液平衡环节

汽液平衡主要由两方面体现出来, 即产品的质量和损失。其控制方式主要由调节塔和塔板汽液接触情况的调节进行。同时, 汽液平衡的实现还离不开物料平衡, 后者是前者的基础, 只有当物料平衡时, 汽液的接触才能更充分, 汽液组成的平衡度就越高。而热量平衡又是汽液平衡和物料平衡这两者的基础, 同时又依赖于这两者。当它塔压和温度发生变化时, 塔内的汽化热量和冷凝热量都会发生改变, 其结果是塔顶的取热和塔底的供热发生相应的改变。

2.4 优化措施

在甲醇精馏工艺中, 其核心是保持物料平衡、热量平衡以及汽液平衡, 这三者相互影响, 缺一不可。在具体的操作过程中, 应该严格按照规范进行, 缓慢、逐步进行调节, 只有在当前步骤进行完全且达到调节效果后, 才能进行下一步骤的调节, 否则会使得整个精馏过程愈加复杂和混乱, 影响产品质量。所以, 要保持精馏塔中物料系统的平衡, 其进料的增减应根据以下要求进行:预精馏塔进料增减因先保证轻组分脱除干净, 即加料先加汽、减汽再减料的原则进行;加压塔和常压塔则应首先确保塔顶产品的质量, 加进料时应按照先加进料、再加回流、后加蒸汽的步骤进行, 减进料时应按照先减蒸汽、再减进料、最后减回流的步骤进行。需要注意的是, 在以上增减进料的同时, 应同时控制好溶液的PH值, 使其保持在7至9的范围内。

在精馏工艺中, 回流对产品质量也有着重要的影响, 当回流量不足时, 会使精馏塔内温度升高, 从而影响甲醇质量, 其应对措施为减少采出, 增大回流量。反之, 塔内温度下降时, 应减小回流比。当塔内负荷偏低时, 应相应地增大回流比, 以保障蒸汽上升速度。实践证明, 增大回流比, 可有效提高塔内组分的分离效率以及产品质量, 但会降低生产能力, 造成更大的能耗, 尤其是对水、电、汽的消耗将大量增加, 同时还会引起液泛, 影响正常生产。因此, 在选择回流比时, 应充分考虑生产效率和能耗成本的因素, 选择最为适合的方案, 理论上的最佳回流比为最小回流比的1至2倍之间。

除此之外, 在精馏过程中, 还应注意压力控制和液位调节。其中, 当压力过高时, 不仅影响产品质量, 还容易引发安全事故。压力不足时, 容易使废水醇含量超标, 可通过调节蒸汽加入量和放空阀即回流量进行调节。对液位的控制, 也应保持在适当值, 太高容易造成液泛, 影响热循环, 太低会使得釜液蒸发过大, 使塔温升高, 一般应使液面维持在60%至80%之间。

3 结语

甲醇精馏工艺的核心是维持整个系统的连续与稳定, 实现物料平衡、汽液平衡以及热量平衡。在实际生产过程中, 工作人员应当时刻注意设备的各项指标, 确保处在正常的状态, 同时要善于总结, 找到生产与能耗的平衡点, 实现系统的高效稳定运行。

参考文献

[1]褚雅志, 秦丽萍, 王胜利.甲醇精馏工艺及其塔器优化设计[J].化工进展, 2008, 10:1659-1662.

[2]臧楠.甲醇精馏工艺模拟计算与优化及新工艺研究[D].西安石油大学, 2011.

[3]田旭, 刘小英, 秦丽萍.甲醇精馏工艺流程分析[J].小氮肥, 2011, 11:1-5.

甲醇精馏工艺 篇3

关键词：工艺操作,甲醇精馏,节能降耗

引言

甲醇是重要的基本有机化工原料,同时是优良的清洁能源。随着甲醇及其下游衍生品需求量愈来愈大,国内外甲醇规模及产能不断提高,与此同时,甲醇的生产原料煤及天然气价格不断攀升,国内甲醇企业均面临巨大的竞争压力。甲醇精馏作为甲醇生产重要的后续加工工序,其能耗约占整个甲醇生产能耗的20%左右。降低甲醇精馏装置的能耗,对甲醇企业降本增效具有重大意义。

影响甲醇精馏过程能耗的因素很多,如精馏工艺是否先进节能,精馏设备如塔内件及换热设备是否高效节能等,本文从工艺操作管理的角度对影响甲醇精馏装置节能降耗的因素及其效果进行论证分析。

1 严格控制并稳定精甲醇产品质量

精甲醇是甲醇精馏装置生产的产品,也是甲醇生产企业的最终产品。对目前拟建、已建或已投运的规模较大的甲醇企业,精甲醇质量要求均较高,其质量指标要同时满足GB338-2004优等品及美国联邦标准O-M-232E的AA级,才能满足市场的需求,提高产品的市场竞争力。

精馏装置消耗蒸汽、水、电力等能耗分离粗甲醇原料的最终目的是生产出合格的精甲醇产品,生产中如出现精甲醇质量不达标,企业通常的做法是将生产出的甲醇再返回精馏系统重新精制,这样使精甲醇产品的单位能耗增大约100%。或者,当精甲醇质量达不到优等品时,需要将其降低价格售出。因此,精甲醇产品的质量控制非常关键,生产中严格工艺操作管理,杜绝不合格品生产,保证并稳定精甲醇产品质量,是降低能耗、降低成本、保证企业效益的核心要素。

2 稳定原料粗甲醇的质量

甲醇精馏的原料粗甲醇来自于甲醇合成工段,合成系统操作工况的波动对合成生产的粗甲醇质量稳定造成了一定的影响,例如当合成塔入口气体组成中CO含量增加时,粗甲醇中二甲醚及乙醇等高级醇含量增加;气体中CO 2含量增加时,粗甲醇中水分增大,酸度增加。这样使粗甲醇的品质下降,甲醇精馏分离难度增大,精馏时为保证产品质量必须提高回流比,则相应增加了蒸汽耗量,增加了精馏的能耗。因此,应稳定合成系统工况,稳定保证粗甲醇质量。某企业同一时期合成不同工况时粗甲醇质量及精馏能耗如下表1。

3 采用适宜的回流比

回流比直接关系着塔内各层塔板上的物料浓度的改变和温度的分布,是精馏的重要操作参数之一。对已确定了甲醇产品控制精度和废水中甲醇含量指标的精馏装置来说,回流比的大小对产品的质量及蒸汽消耗量意义重大。

甲醇精馏操作中,通常控制回流比指标为:预塔0.6～1.0,主塔2.0～3.0。若回流比太小,杂质难以脱除干净.精甲醇质量不合格;若回流比太大,蒸汽消耗将增大。回流比应根据塔的负荷和精甲醇质量进行调整。据资料,预塔回流比每降0.1,则处理1t粗甲醇少耗热量约111.56MJ,折0.35MPa蒸汽约为50kg,主塔回流比每降0.1,则每处理lt粗甲醇少耗热量约112 MJ,折0.35MPa蒸汽约为50.2 kg。而精馏装置在设计时,为保证产品纯度,一般设计回流量有一定的裕度。因此,在保证精甲醇质量的前提下,适当降低回流比,对降低甲醇精馏蒸汽消耗作用很大。在生产中,可适当降低精馏预塔及主塔的回流比,降低预塔及主塔的蒸汽消耗量。

4 提高甲醇收率

甲醇精馏过程中甲醇的损耗主要通过三个途径,分别是预塔采出的轻组分及主塔采出的杂醇油、精馏外送废水及预塔二级冷凝器放空气。因此,要提高甲醇收率,需从甲醇的三个损耗途径出发采取措施。

4.1 控制轻组分采出量及杂醇油中甲醇含量

在甲醇精馏过程中,为防止粗甲醇中酮等轻组分及乙醇、丙醇、正丁醇等重组分在系统中累积造成甲醇产品质量不合格,需要在预塔回流液中采出少量的轻组分,其中甲醇含量98%～99%,采出量约为甲醇采出量的0.1%～0.2%;同时需要在精馏主塔下部第6～10块塔板侧线采出部分杂醇油,采出量约为精甲醇采出量的2%,杂醇油中甲醇含量约为20%～70%。

预塔轻组分因从塔顶回流液中采出,甲醇含量较高,故可通过适当降低采出量来减小甲醇的损失;主塔杂醇油因从塔下部塔板采出,其中的甲醇含量则与精馏的操作关系密切。某甲醇企业通过实践摸索,在确保产品质量的前提下,通过采用适当的回流比,调整杂醇油采出量,控制好灵敏板温度的方法,将杂醇油中甲醇含量从最初的60%～70%降低至目前的20%～30%,仅此一项,每小时可减小甲醇损失约300kg,相应提高了甲醇产量,增加了收益。

4.2 降低废水中甲醇含量并控制好预塔二级冷凝温度

控制甲醇精馏废水中甲醇含量的目的同样是为了减小甲醇损失,提高精馏收率。目前新投运的甲醇企业废水中甲醇指标均要求低于50ppm。在实际生产中,精馏外送废水中甲醇含量高低主要取决于精馏操作,例如回流比过大或蒸汽用量过小导致主塔塔釜温度过低,塔釜废水中甲醇含量高;精馏加减负荷时蒸汽及回流调整不及时使塔釜温度降低等。因此,精馏生产运行中加强监控,保持工况稳定,控制好塔釜温度,则可把废水中甲醇含量严格控制在指标范围内,减小甲醇损失,提高收率。

预塔二级冷凝温度一般控制在38℃～45℃,温度过低,则轻组分难于脱除干净,温度过高,则放火炬的不凝气中甲醇含量高,甲醇损耗量增大。生产中控制好该指标,防止放空温度过高,可减小甲醇损耗,提高收率,增大效益。

5 减小开停车次数

精馏操作的重点是通过调节,掌握好物料、热量和汽液三个平衡。精馏系统稳定运行时,系统处于平衡之中,产品质量及系统供热量均保持稳定平衡。而当装置开停车期间,精馏平衡被打破,开始重新供热到建立平衡直至产品及废水合格采出一般需要12～16小时,则蒸汽消耗量较正常运行时增大60%～80%。因此,加强生产管理,保持装置的稳定优化运行,减小开停车次数,可大大减小精馏的能耗。

6 结论

1)严格控制并稳定精甲醇产品质量,是甲醇企业节能降耗、提高效益的关键。

2)甲醇合成装置应加强工艺调节,保持粗甲醇质量稳定正常,可减小精馏的能耗。

3)在保证产品质量合格的前提下,降低预塔及主塔的回流比,是降低精馏能耗的有效途径。

4)通过减小预塔轻组分采出量、降低杂醇油中甲醇含量、保持废水中甲醇含量在指标范围内、控制好预塔不凝气放空温度可有效减小甲醇损耗,提高甲醇收率,降低成本。

5)减小开停车次数,也是减小精馏能耗的有效途径之一。

参考文献

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[3]宋维瑞,房鼎业.甲醇工学[M].北京:化学工业出版社,1991.

甲醇双塔精馏与三塔精馏的比较 篇4

关键词：双塔,三塔,精馏

0 引 言

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, 各地甲醇生产厂都如雨后春笋般拔地而起, 目前国内的甲醇产能还在逐年大幅度增长, 预计到“十一五”末期, 我国甲醇生产企业将为200家左右, 产能将达到2500万t/a至3200万t/a。伴随着甲醇产能和需求量还会越来越大, 因此提高甲醇产品质量和降低生产消耗就越来越引起人们的关注。甲醇精馏是甲醇生产装置的最后一道工序, 其能耗约占甲醇生产总能耗的20%左右, 甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量、能耗等主要指标, 因此选择适合企业生产需要的精馏技术, 是降低成本、节能降耗、提高企业经济效益和市场竞争力的重要举措。

1 精馏原理

精馏是根据在相同温度下, 同一液体混合物中不同组分的挥发度不同, 经多次部分气化和多次部分冷凝最后得到较纯的组分, 实现混合物分离的操作过程, 如图1。

轻组分Y和重组分X混和液Xf进入第一分离器, 若将第一级溶液部分气化得到气相产品冷凝液, 然后再将冷凝液在第二级分离器中部分气化, 再经第二级冷凝器冷凝得溶液中的组分Y2必大于Y1, 这种部分气化部分冷凝的次数 (即级数) 越多, 所得轻组分Y浓度越高, 最后几乎可得到纯态的易挥发组分。同理, 若将从各分离器所得溶液产品进行多次部分气化和分离, 那么这种级数愈多, 得到的溶液组分X浓度越高, 最后可得到几乎纯态的难挥发组分。

常温、常压下, 甲醇是易挥发和易燃烧的无色液体, 纯甲醇的沸点为64.7℃ , 杂质的沸点有高有低, 低于甲醇沸点的为轻馏分, 高于此值的为重馏分。一般情况下, 甲醇中所含轻馏分杂质主要有二甲谜、乙醛、丙酮等, 约占粗甲醇重量的1%;重馏分主要有水、异丁醇、异丁醚等约占粗甲醇重量的4～5%。甲醇合成不论采用何种催化剂, 均受其选择性的限制以及合成条件 (压力、温度和合成气组成) 的影响, 在进行甲醇合成反应的同时, 还会伴随着一系列副反应发生, 甲醇合成过程中副反应产物多达40多种, 这些杂质只有通过精馏工序加以去除, 才能得到符合国标要求的精甲醇 (见表1) 。

2 双塔精馏和三塔精馏流程

目前我国在甲醇生产过程中主要使用的甲醇精馏技术有双塔精馏和三塔精馏工艺。

2.1 双塔精馏工艺

该流程为我国以前老的甲醇装置中采用是较广的一种精馏流程。精甲酵先经预精馏塔, 经预精馏后的含水甲醇直接由泵输送经热交换器后再至主精馏塔, 最终在主精馏塔将甲醇与水、重组份及残余轻组份进行有效分离-得到精甲酵产品。生产实践证明双塔精馏流程简单、操作方便、运行稳定, 能满足甲醇生产要求, 其具体工艺流程如图2。

来自粗甲醇储槽的甲醇, 经泵加压, 再经粗甲醇预热器加热到45℃后进入预精馏塔, 在预精馏塔脱除轻馏分后, 直接由泵输送至主精馏塔, 进一步把高沸点的重馏分杂质脱除, 主要是水、异丁基油等。从塔顶或侧线采出的精甲醇经过冷却器冷却至常温后, 就可得到纯度在99.9%以上的符合国标的精甲醇产品。

2.2 三塔精馏工艺

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, 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入预精馏、加压塔和常压塔逆行精馏, 大部分轻组份在预精馏塔去除, 加压塔和常压塔均采出产品, 约各占一半。美国曾报导过另一种三塔流程, 该流程的特点是三个塔基本上等压操作, 由第三精馏塔采出产品, 第二精馏塔分离水份, 第一精馏塔相当于预精馏塔, 主要用作分离轻组份, 我国尚未采用此种精馏流程, 目前我应用最广泛的三塔精馏工艺流程如图3, 其具有精馏能耗低、操作稳定、产品质量好等突出优点, 但操作相对比较复杂。

从进料泵来的粗甲醇加入碱液后经预热器加热后进入预塔, 进塔后与从再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, 绝大部分甲醇经冷却器冷凝后回流, 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泵加压后进入加压塔, 进塔后与从再沸器来的气流换热后, 气相从塔顶出塔后进入常压塔再沸器给常压塔提供热源, 冷凝后的甲醇进入加压塔回流槽, 一部分打回流, 一部分作为产品采出。液相出塔后进入常压塔, 进塔后与从再沸器来的气流换热后, 气相出塔顶后经常压塔冷凝器冷却后进入常压塔回流槽, 一部分打回流, 一部分作为产品采出, 常压塔底的排出废水, 送往废水槽。

3 双塔精馏和三塔精馏的比较

3.1 操作条件

双塔精馏和三塔精馏不仅在工艺流程上差别较大, 其具体操作指标也相差甚远, 其主要的操作条件对比见表2。

3.2 产品质量

精甲醇中乙醇含量是一个重要指标, 从国内双塔精馏现状来看, 精甲醇中乙醇含量较高, 这是一个比较突出的问题。国内大部分以油或煤为原料的甲醇厂经过双塔精馏后, 精甲醇中乙醇的含量在400×10-6～500×10-6, 联醇工艺生产中的精甲醇其乙醇含量更高些, 相对于国外标准有较大差距, 而且也不能满足像用于醋酸生产用的高端用户, 限制了其发展。

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50×10-6以下, 其他有机杂质含量也相对减少。精甲醇产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, 甚至和合成塔等设备的选材也有关系。甲醇产品中乙醇含量的高低与粗甲醇中乙醇含量有很大关系, 粗甲醇中乙醇含量低时, 精甲醇中乙醇含量自然也低。在三塔精馏中常压塔采出的精甲醇质量更好些。实际分析结果表明, 常压塔采出的精甲醇中乙醇含量极低, 仅1×10-6～2×10-6, 有时甚至分析不出来, 而加压塔采出的精甲醇中乙醇含量大多在20×10-6～80×10-6。

3.3 能 耗

甲醇是一种高能耗产品, 而精馏工序的能耗占总能耗的10%～30% , 所以精馏的节能降耗不容忽视。双塔精馏每吨精甲醇耗蒸汽约为1.8～2.0t, 不少工厂消耗蒸汽量在2.0t以上。三塔精馏与双塔精馏的区别在于三塔精馏采用了两个主精馏塔, 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, 也节约了冷却用水。每精制1t精甲醇约节约1t蒸汽, 所以三塔精馏的能耗较低, 吨甲醇精馏节约蒸汽近50%, 大大的降低了吨甲醇的生产能耗, 为企业减低消耗, 节约成本, 提升企业竞争力具有巨大的意义。

3.4 投资与操作费用

双塔精馏与三塔精馏的投资与操作费用比较见表3, 由表3可见双塔精馏与三塔精馏的投资、操作费用、能耗的相互关系与生产规模有很大关系, 随着生产规模的增大, 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, 大家一致都选择采用三塔精馏。

4 结 语

双塔精馏工艺投资省、建设周期短、装置简单易于操作和管理。虽然消耗高于三塔精馏工艺, 但在5万吨/年生产规模以下的小装置时其技术经济指标较占优势, 其节能降耗途径可以采用高效填料来达到降低蒸汽消耗的目的。5万吨/年生产规模以上时, 宜采用三塔精馏技术, 虽然一次性投资较高, 但是操作费用和能耗都相对较低。

三塔精馏生产的精甲醇产品质量较好, 尤其是产品中乙醇含量较低, 能满足甲醇羰基化合成醋酸、醋酐等对优质甲醇的要求, 虽然一次性投资较高, 但操作费用和能耗都相对较低。 因此三塔精馏和双塔精馏得选择, 又要根据装置的能力、产品的要求等指标参数进行选择合适的工艺, 才能真正发挥其作用。

参考文献

[1]赵保志.氮肥技改[J].2003. (5) :27.

[2]化工生产流程图解 (第三版) [M].北京:化学工业出版社.1997.

[3]廖卫昌.甲醇双效精馏节能技术[J].中氮肥, 2001, (1) :20.

[4]冯元琦.甲醇[M].北京:化学工业出版社, 2000.

[5]姚玉英.化工原理 (下册) [M].天津:天津大学出版社, l999.

甲醇精馏的优化和控制 篇5

要做到甲醇精馏, 首先要通过给料泵施加压力后, 将粗甲醇送入到预热器中进行加热, 通常情况下, 这个温度控制70℃左右。如果温度过高或者过低, 都会对精馏效果造成影响。然后利用冷凝器对预精馏塔中的甲醇蒸汽进行冷却回流。

在这一过程当中, 预精馏塔中会留存有部分未冷凝的蒸汽, 对待这一部分甲醇蒸汽, 要继续采取冷凝措施, 直至将温度降低到60℃左右, 然后就可以回收其中90%以上的甲醇。此时, 仍会存在部分未能冷凝回收的蒸汽, 该部分不凝气主要为CO2等酸性气体, 送往火炬焚烧。同时, 预精馏塔釜的甲醇经过加压加热后, 在加压精馏塔中进行精馏操作, 加油精馏塔的塔顶获得符合国标优等品的甲醇蒸汽, 冷凝后储存于回流槽, 部分回流, 部分作为甲醇产品, 进一步冷却后, 送至甲醇产品罐。加压塔塔釜液体, 进入常压精馏塔, 进一步精馏分离, 常压塔塔顶分离出甲醇蒸汽、冷凝回流并采出产品, 塔釜排出甲醇含量合格的废水。若甲醇规模较大、一般会进一步设置甲醇回收塔, 以期获得更多的甲醇产品。

2 精馏系统的优化和控制

2.1 粗甲醇质量

甲醇合成工段的粗甲醇质量直接决定了精馏后的甲醇产品质量, 所以, 对于甲醇的整个生产环节都要认真对待, 任何环节出现问题, 都会对甲醇的整体质量造成直接影响。第一决定因素为甲醇合成工段的催化剂的质量。此外, 合成塔的温度和压力的控制也是决定性因素。

2.2 正确的工艺操作

精馏生产中, 对精馏系统严格操作的控制着精甲醇的产品质量, 同时, 确保了精馏过程中的物料、压力、温度等各参数的平衡。

首先, 严格控制物料进料量。通常情况下, 进料量低于50m3/h时, 进料增加幅度宜控制在低于2m3/次, 进料量高于50m3/h时, 进料量的增加幅度宜控制在低于0.5m3/次。控制此进料增加幅度, 可以保证整个流程的顺利进行。同时, 在对进料量进行调节的过程中, 也要对蒸汽用量进行适当的调节, 使其符合实际生产操作的情况。

其次, 严格控制温度和压力的调节。生产过程中, 合理的温度和压力控制, 是保证甲醇产品质量的关键操作参数。一般情况下, 进料量低于50m3/h时, 将温度的调节幅度控制在2℃/MPa, 而当进料量高于50m3/h时, 温度和压力的调节幅度不应超过0.6℃/MPa。

2.3 预精馏塔操作的优化和控制

预精馏塔是甲醇精馏的初始环节, 影响着后续精馏塔的操作。对该环节的控制主要是通过以下几个方面实现。

首先, 严格控制不凝气温度。过高或者过低的温度, 都会对脱除效果造成影响。通过循环水量进行温度的调节, 以保证将温度控制在最佳状态。

其次, 严格控制预精馏塔的回流量。回流量决定了轻组分脱除效果, 在控制过程中, 对回流量的具体控制还要参考进料量。以50m3/h为分界线, 如果进料量低于该数值, 回流量宜控制在30-33m3/h, 若进料量高于50m3/h, 回流量宜控制在34-40m3/h。

第三, 萃取水量是需严格控制的另一个项。在实际的工艺操作过程中, 通入过量脱盐水或蒸汽冷凝液, 以萃取出醚类、酯类。萃取水量由预精馏塔的回流量确定, 一般不超过10m3/h。

2.4 加压精馏塔、常压精馏塔工艺控制

加压精馏塔和常压精馏塔工艺的控制主要体现在压力和温度两个方面。另外, 两塔间偶联性很大, 调节和控制工作需同时进行的。压力、温度彼此互相影响制约, 但重要的是对于温度的控制。一般情况下, 加压精馏塔内的温度控制在125~135℃左右, 上下浮动不得超过5℃。同时, 还要保持温度的稳定性。在保证加压精馏塔压力和温度的同时, 也能保证常压精馏塔的运行保持在一个稳定的状态。

3 结语

甲醇作为一种全新的能源, 对于稳定我国能源供给状况, 具有非常重要的战略意义。因此, 在甲醇生产过程中, 采用科学化的生产理论, 进行技术的全面创新, 对于保证我国国民经济的持续发展具有至关重要的作用。

参考文献

[1]田旭, 刘小英, 秦丽萍, 董士祥.甲醇精馏工艺流程分析[J].小氮肥, 2011, 11:1-5.

[2]张伟丽.甲醇三塔精馏质量控制优化[J].中国石油和化工标准与质量, 2012, 14:28.

[3]杨东亮, 陈明亮, 贺世民.甲醇精馏工艺操作优化分析[J].中国石油和化工标准与质量, 2014, 05:27.

甲醇精馏的方法与技术分析 篇6

1 精馏工艺技术

1.1 甲醇精馏原理

甲醇的精馏是在蒸馏的基础上进行的。其主要的原理是:由于原料中所有液体的成分中沸点不同, 当温度升高时, 低沸点物就会发生气化, 所以在气相中的浓度要高于在液相中的浓度, 而高沸点物就会在液相中的浓度高, 这样就实现了气液两相的分离。如果对气化的蒸汽进行冷却时, 低沸点物不易冷凝, 所以在冷凝液中低沸点物的浓度很低, 高沸点物的浓度较高, 在这种循环的气化、冷却的过程中, 就会将甲醇中其他的混合物分离出来, 提高了甲醇的纯度。主要包括预精馏塔、加压塔、常压塔、回流罐冷凝器、再沸器、回流泵、预热器和冷却器;预精馏塔和加压塔的再沸器的蒸汽冷凝水管均与粗甲醇加热器连接;加压塔顶蒸汽冷凝液管与预后甲醇加热器进水管连接;预后甲醇加热器的出水管的一分支与粗甲醇预热器相连接, 另一分支与加压塔回流泵入口连接。一般工艺设计合理、充分合理利用过程中的能量, 使整个装置的能耗较现有流程能降低10~20%, 节约冷却水10~15%, 真正做到节能节水, 并且使产品纯度提高, 产品纯度达到美国A标准, 纯度为99.85%, 制造容易、使用方便、体积小、易于维修、生产过程和产品质量容易控制的甲醇精馏工艺及设备, 有广阔的应用前景。

1.2 甲醇精馏工艺分类

在国内使用较为广泛的甲醇精馏工艺包括双塔精馏工艺和三塔精馏工艺。双塔精馏工艺主要是由预精馏塔和主精馏塔组成, 粗甲醇首先进入到预精馏塔, 然后再塔顶和回流槽加入20%—30%的水作为萃取剂, 沸点的不同就可以实现甲醇的精馏。为了保证甲醇精馏的纯度, 在双塔精馏的主精馏塔中要设置侧线, 采用管线的形式, 将精馏中的杂质成分从主塔底部排除, 同时还要保证主塔塔底的液体PH值在7—8之间。三塔精馏工艺主要是由预精馏塔、加压精馏塔以及常压精馏塔组成。预精馏塔与双胎精馏中的作用相同, 加压精馏塔将甲醇液体加压到0.56M p a—0.60M p a, 然后提升温度到125℃输送到加压精馏塔的底部, 经过蒸馏过后的甲醇蒸汽进入到了加压塔中进行冷却, 将塔底的甲醇液体输送到常压精馏塔中在进行冷却。

2 甲醇精馏技术的分析

2.1 产品质量

使用双塔精馏工艺分离出来的乙醇和杂质的含量只能够满足GB338—2004的标准要求。在精馏工艺当中, 使用粗甲醇中含有100m g/K g—600m g/K g的乙醇, 所以乙醇的分离效果不理想。随着化工产业的不断发展, 对甲醇精馏的的标准不断提升, 所以在工业的生产中使用双塔精馏的工艺只能够满足部分企业的需求, 同时会增加能源的消耗和企业的成本的使用。而使用三塔精馏的工艺就能够克服双塔精馏工艺中存在的不足之处。在实际的使用当中, 经过精馏后的甲醇质量要对双塔的纯度高, 而且乙醇的含量少, 在质检报告中, 三塔精馏生产的甲醇质量能够达到美国的AA级标准, 这就意味着三塔精馏能够满足国内绝大部分企业的加工需求和生产标准。在三塔精馏中采用了两个主精馏塔, 一个负责加压蒸馏, 一个负责冷却, 所以在这种双塔加工的流程中可以节省30%—40%的热能, 所使用的循环水的用量为150m³/t。

2.2 设备的投资

三塔精馏因为多增加了加压塔和其他的零件, 所以在投资的成本上会有所增加, 在化工产业中对比三塔精馏和双塔精馏的装置, 同样的规模装置上使用三塔精馏相对于双塔精馏而言, 会增加投资成本的20%以上, 但是创造出的价值会远远超过这数字, 在化工企业中运行可以以节省很大一部分费用。

3 甲醇精馏塔的选择

甲醇精馏的工序关乎到产品的质量、能源消耗等问题, 而精馏塔是精馏中的重要设备。传统的精馏塔在使用当中, 由于自身结构复杂、操作困难, 而且传热效果差, 所以导致产品的质量存在很大的问题。随着对甲醇精馏要求的不断增加, 新开发出的板塔在精馏装置中的使用, 额可以降低能耗, 提高产品的质量。在目前的化工产业中, 大部分的甲醇精馏都是采用了填料塔, 内部采用了不锈钢的处理工艺, 同时还安装了新型的气液分离器, 所以就能够避免在精馏的过程中发生“壁流”的现象。在实际的使用当中, 传热效率高, 而且维护和检修都非常的方便, 与传统的板式塔相比, 整体的高度降低了三分之一, 但是设备的成本比较高。

总而言之, 甲醇作为重要的有机化工原料, 在化工企业的生产当中起到非常重要的作用。甲醇精馏是甲醇生产装置的最后一道工序, 能耗占总生产能量的20%左右, 所以必须要对甲醇精馏技术不断的进行改进, 对于双塔精馏和三塔精馏的工艺, 要选择出适合企业发展需求, 能耗最低的方式进行生产。这样才能够提高产品的人质量, 达到节能降耗的目的, 给企业带来更多的经济价值。

参考文献

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[3]许新乐.甲醇加压精馏对体系汽液平衡的影响[J].青海大学学报 (自然科学版) , 2009年02期34-35

[4]廖卫昌.甲醇双效精馏节能技术[J].中氮肥, 2001, (1) :20-22

萃取精馏分离甲醇—乙腈的研究 篇7

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.