甲醇精馏的优化和控制

甲醇精馏的优化和控制（精选7篇）

甲醇精馏的优化和控制篇1

1 甲醇精馏工艺流程

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.

[4]杨秀丽.甲醇精馏工艺操作优化探析[J].化工管理, 2014, 17:233.

甲醇精馏的优化和控制篇2

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.

[2]Hans-Georg Gobbel, Henning Schultz, Peter Schultz, etal.Separationof propylene oxide from a mixture comprising propyl-ene and metha-nol:US, 7323579[P].2008-01-29.

[3]Aspen技术公司.Aspen Plus10.0单元操作模型[Z].Aspen技术公司, 2007.

[4]裘兆蓉, 叶青, 李成益.国内外分隔壁精馏塔现状与发展趋势[J].江苏工业学院学报.2005, 17 (1) :58-61.

[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.

甲醇精馏操作优化篇3

1甲醇精馏工艺简介

合成工序来的粗甲醇进入预精馏塔,在预塔塔顶除去轻组分及不凝气,塔底含水甲醇由加压塔进料泵送至加压塔。加压塔操作压力为0.7 MPa,塔顶甲醇蒸气冷凝后,部分作为回流液由回流泵打回加压塔,其余作为产品送精甲醇产品储槽;塔底含水甲醇送常压塔。常压塔塔顶蒸出的精甲醇一部分作为回流液,一部分与加压塔产品混合后进入甲醇产品储槽。常压塔塔釜液经回收塔进料泵后,进入甲醇回收塔的上部;低压蒸汽作为该塔再沸器的热源,塔顶气相经回收塔冷凝器冷却,冷凝液进入回收塔回流槽;一部分液体作为杂醇油采出至杂醇油罐,另一部分液体经常压塔回流泵回流到甲醇回收塔塔顶。塔釜废水经废水冷却器冷却后,通过废水输出泵送出界区至污水处理装置。三塔流程的主要特点是,加压塔塔顶甲醇蒸气用作常压塔塔釜再沸器的热源,这样既节省加热蒸汽又节省冷却水[2]。

2运行中出现的问题及处理

2.1设备问题

2.1.1 常压塔循环水冷凝器内漏

常压塔循环水冷凝器内漏,造成精甲醇中水含量超标,精甲醇中含有钙镁离子。常压塔一直不能采出精甲醇,只有加压塔一个塔采出精甲醇,精馏单元的压力很大。

处理措施停车消漏。在停车期间,打开常压塔冷凝器,彻底查漏补焊。做了加压试验,确定不漏后,回装。再次开车后,常压塔精甲醇水分在指标之内,精甲醇中没有了钙镁离子。常压塔恢复了精甲醇采出,大大减轻了精馏单元的压力。

2.1.2 常压塔放空阀内漏

常压塔放空阀内漏,造成常压塔精甲醇高锰酸钾值只有几分钟,常压塔一直没有办法采出精甲醇。后来发现是常压塔放空阀内漏,预塔放空气窜入常压塔造成的。预塔放空气中的轻组分使得常压塔精甲醇的高锰酸钾值只有几分钟。

处理措施常压塔放空水槽后加盲板。避免了预塔的放空气窜入常压塔造成常压塔精甲醇高锰酸钾值不合格。加盲板一天后,常压塔精甲醇高锰酸钾值恢复到了50 min以上,达到了国标级的优等品。

由于设备问题,常压塔不能采出精甲醇,产品一直处于重复加工中,造成蒸汽消耗特别巨大。解决了设备问题后,避免了精甲醇的重复加工,大大减轻了精馏单元的压力,也大大减少了蒸汽消耗。

2.2工艺问题

2.2.1 加压塔与常压塔的负荷不匹配

由于历史的原因,在原来的运行中,加压塔承担了约80%的负荷,常压塔仅占了20%的负荷。而我们的设计指标是加压塔占负荷的45%,常压塔占55%。加压塔与常压塔的负荷严重不匹配。这样一来,加大了吨精醇的耗蒸汽量。设计的吨精醇耗蒸汽1.32 t,而实际运行中吨精醇耗蒸汽达到了1.8 t,高的时候达到了2～2.12 t。这是由于负荷不匹配的缘故[3]。此外,由于绝大部分甲醇在加压塔采出,常压塔没有足够的甲醇蒸气,无法保证正压运行,要充氮气才能保持正压运行,这也造成了极大的浪费。

处理措施调节加压塔与常压塔负荷,使之相匹配。在精馏单元负荷不变的情况下降低加压塔的负荷,提高常压塔的负荷,使加压塔与常压塔的负荷接近1∶1。

由此吨精甲醇耗蒸汽也由原来1.9 t降到了1.3 t左右,基本上达到了设计指标。另外,由于加压塔与常压塔负荷匹配,常压塔有了足够的甲醇蒸气,常压塔不再是负压,不必再充氮气才能保持常压塔正压运行[4]。表1是调整前后的对比。

2.2.2 精馏单元恢复加碱

开车以来,有一段时间我们没有加碱。未加碱时,常压塔中部温度高达95～97 ℃,不易操作。系统恢复加碱后,常压塔中部温度下降到74～75 ℃。中部温度的降低,大大减轻了常压塔的操作难度,常压塔的回流量大大减少,加大了常压塔的采出量。加碱后,工艺操作的稳定性要比加碱前稳定得多,由此减少了重复加工造成的蒸汽损失,提高了精馏单元的产出,在负荷未变的情况下,降低了蒸汽消耗[5]。

2.2.3 提高有关人员技术素质和操作水平

上述降低甲醇精馏蒸汽消耗的几个方面,都要靠有素质的工人和管理人员不断实践、不断总结提高,才会收到应有的效果。加强技术教育、操作练兵,不断提高甲醇生产工人的技术素质和操作水平,是提高甲醇精馏生产水平、降低甲醇精馏蒸汽等消耗最重要的途径。

3结束语

企业的竞争,既是产品质量的竞争,同时也是能耗、价格的竞争。精馏系统的运行状况在甲醇生产企业的整体效益中处于很关键的地位,企业应根据自身条件和实际状况,科学、合理地对精馏系统进行整体优化、控制和管理,使三塔精馏双效节能的优势和企业自身效益发挥出最好水平。

参考文献

[1]王福君,王岩.降低甲醇精馏费用的有效途径[J].内蒙古石油化工,1998,8(4):97～98.

[2]赵西坤,柳永兵,张新凤.三塔精馏的优化运行和总结[J].化肥工业,2007,34(6):28～32.

[3]梅赞仁.降低甲醇精馏蒸汽消耗的途径[J].小氮肥,1997,25(7):15～16.

[4]冯元琦,李关云编著.甲醇生产操作问答(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2008,P407～409.

优化甲醇精馏工艺的流程分析篇4

1 甲醇精馏工艺概述

1.1 甲醇概述

甲醇是比较基础的饱和脂肪醇, 也是重要的新型有机染料。目前, 我国三分之二的甲醇资源都被用于化工行业, 相关产品已达上百种。甲醇具有清洁、可再生、易输送等特质, 还可作为动力染料。因此, 甲醇在社会发展中的应用范围越来越广泛。甲醇可从煤炭中提取, 尤其是将质量较差的高硫煤进行回收获得, 也可从自然生物中提取, 例如林木等。我国的甲醇提取和生产技术目前已比较成熟, 加之其生产工艺比较简单, 因此甲醇的提取和生产所需的资金投入和时间投入都比较低, 在社会生产中, 充分利用甲醇, 能够有效提升经济效益。

1.2 甲醇精馏工艺流程

甲醇精馏的工艺较多, 典型的工艺流程包括单塔流程、双塔流程、三塔流程以及四塔流程。单塔精馏是指将纯度不高的甲醇只经过一个塔就可以采出。双塔精馏是指来自于合成环节的纯度不高的甲醇进入预精馏塔, 为长压操作。对甲醇精馏产生影响的因素较多, 包括进料的环境、回流的比率、进料的量和构成等, 因此在进行甲醇精馏的过程中, 不仅需注意保证甲醇的组成, 还需重视甲醇入塔时的状态等, 以保证甲醇精馏的效果和质量。简单来说, 在实现稳定塔压的基础上, 选择适当的回流比, 降低能耗。在进料状态比较稳定的时候, 对甲醇和重组分的采出量进行适当调整, 并尽量减少残渣中有机物的残留。

2 精馏过程模拟与优化

2.1 稳态过程系统优化

稳态模拟是比较基础的模拟。所谓稳态, 是指系统的数据输入能够保持一定程度的稳定状态, 同时输出的数据也是处于稳定的状态。稳态过程的模拟主要通过电脑辅助实现, 通过计算机, 对选取的化工环节进行稳态状态的运算, 包括其热量、规格以及经费等。通常情况下, 稳态模拟的主要内容有三个, 即系统建模、物性信息以及运算方法。稳态模拟主要依据是从化工环节中得到的数据, 例如物料温度、组成部分等。借助合适的流程模拟程序, 通过计算机实现化工过程的模拟, 以得出详细的模型的数据和信息, 包括原料、所需能量等。总的来说, 化工模拟能够通过计算机对不同的设计思路和工艺等进行研究。并且, 花费的时间成本和经费成本都比较低, 在科学研究中发挥着重要的作用。

2.2 动态过程系统优化

稳态过程的模拟只能针对短时期的状态, 而在实际生产中涉及到的因素较多, 受到的影响因素也较多。因此, 有许多问题和现象是通过稳态模拟不能实现的, 此时需要动态模拟解决这些问题。动态模拟主要有两个方面的内涵, 一是对动态状态下的输入模拟, 二是将实际化工的数据输入到模拟系统中, 同时将数字信号进行输出, 并利用输出的信号对化工过程进行掌控。动态模拟的过程相对比较复杂, 既要模拟系统的性能和运算速度能够跟上, 又要求模拟系统有一定的流程反映能力。动态模拟主要用于研究设备的负荷承载能力、通过模拟选择最优的方案, 以及利用模拟方法代替更为复杂的实验方式。

2.3 化工模拟技术优化

国内的化工模拟大致起源于二十世纪中期。在1970年之后, 我国开始大力推动模拟技术和应用程序的开发。甲醇化工模拟技术的优化, 能够在很大程度上提升甲醇精馏的技术, 并逐渐实现精馏能耗和资金的不断降低, 以提升甲醇的经济性和实用性。而甲醇精馏的模拟实现, 要求要确定进料的相关信息、出料的性质及出料的位置, 以及塔的性质。例如塔的压力环境、回流的比率等信息。而模拟技术的优化, 应包含两个方面的内容, 一是具有系统模拟的必要功能和延伸功能, 能够实现更科学、要求更高的流程模拟, 以使精馏过程中的甲醇能够保证适中处于正常的状态。二是具有成本预估和利润预估的能力。另外, 还要求操作环境尽量实现便捷和直观。

2.4 模拟结果与分析

模拟结果受到的影响因素较多, 不同状态、不同条件下的模拟结果也有所不同。模拟结果的分析主要包括预精馏塔的模拟结果分析、加压塔的模拟分析、常压塔的结果分析、回收塔的结果分析, 以及对甲醇精馏系统的整体环节的结果分析和研究。

3 结语

本文对甲醇精馏工艺流程的优化方式和内容进行了简要阐述和说明, 包括稳态过程的优化、动态过程的优化, 模拟结果的分析, 以及对模拟技术进行优化提出的几点建议。实际上, 只有从多个角度考虑甲醇精馏的消耗和成本等, 并结合精馏的实际情况, 包括社会生产的环节, 进行最佳的精馏方案的设计和选择, 才能寻求到最佳的精馏方式, 提升甲醇的经济性。

参考文献

[1]田旭等.甲醇精馏工艺流程分析[J].小氮肥, 2011, 11:1-5.

[2]彭涛等.基于机械蒸汽再压缩的甲醇精馏技术研究[J].化学工业与工程技术, 2014, 03:62-65.

甲醇精馏的优化和控制篇5

甲醇是一种基础化工原料, 在本研究中, 作为甲基化剂生产甲醛, 以供应下游BDO装置。在甲醛生产过程中, 甲醇原料的质量是其关键控制因素;鉴于此, 本文探讨200kt/a甲醇装置精馏系统的优化设计, 以期满足甲醛生产对原料甲醇品质的要求。在甲醇精馏工艺模拟过程中, 产品甲醇质量参考取值范围比较苛刻的GB 338-2011国标优等品及美国联邦AA级标准。

本文针对装置的实际要求, 基于Aspen Plus软件对四塔精馏过程进行全流程模拟;对塔温、塔压、塔顶回流比、进料位置、进料温度进行优化分析以确定其最佳操作参数;提出双效精馏模型, 将加压塔塔顶气用作常压塔再沸器热源, 将各再沸器凝水用于塔进料预热, 优化其换热网络;并运用EDR软件, 对装置中的换热器进行选型计算。

1 设计基础资料

(1) 产品规模200kt/a精甲醇

(2) 年操作时间7 200h

(3) 生产方式连续生产

(4) 操作弹性60%~110% (负荷)

(5) 原料粗甲醇成分 (见表1)

% (wt)

2 甲醇精馏系统模拟计算

2.1 工艺流程 (图1) 概述

粗甲醇经预热器加热后进入预精馏塔, 塔顶不凝气冷却后送出装置, 塔底出料进入加压塔。加压塔塔顶气相温度约127℃, 去常压塔再沸器作热源, 冷凝液部分回流, 另一部分作为精甲醇产品送出。加压塔塔底出料进入常压塔, 常压塔塔底排出废水, 塔顶精甲醇产品送出。常压塔侧线采出液进入回收塔, 回收塔塔底废水送出装置, 回收塔侧线采出杂醇油送出装置, 塔顶甲醇蒸气冷却后送回常压塔。常压塔塔底0.8MPa (G) 蒸汽冷凝液作为预精馏塔和加压塔预热器热源, 以回收能量。

2.2 模型建立及热力学方法

粗甲醇属于非极性体系, 可选的物性方法有WILSON、NRTL、UNIQUAC等。据文献及现有装置模拟分析, 预精馏塔及加压塔采用UNIQUAC热力学方法, 常压塔及回收塔选用NRTL热力学方法。精馏选用Radfrac严格法精馏模型, 换热器选用HeatX模型, 回流罐选用Flash模型, 输送泵选用Pump模型。

计算过程采用Sensitivity及Optimization优化工具对各塔塔板数、进料位置、温度、压力、回流比等操作参数进行优化设计。

2.3 工艺过程模拟计算

运用Aspen Plus软件对甲醇精馏四塔工艺过程进行全流程模拟, 结果见表2。

通过物料衡算, 参照GB 338-2011国标优等品质量要求, 对本设计进行对标分析可以知道, 产品指标均达到要求;精甲醇产品纯度为99.99% (wt) 、甲醇收率为99.67%、蒸汽单耗为1.09t、循环冷却水单耗为83.24t, 装置能耗水平达到国内先进水平。对标结果详见表3。

3 设备选型计算

3.1 精馏塔器

运用Aspen Plus软件Tray Sizing及Pack Sizing模块对精馏塔器进行初步选型计算, 结果见表4。

3.2 换热器

运用EDR软件, 对换热器进行初步选型计算, 结果见表5。

注:换热器主要材质均为CS (碳钢) 。

4 总结

(1) 通过模拟优化设计, 本四塔甲醇精馏装置生产的精甲醇纯度高、收率高;装置能耗低, 蒸汽单耗仅为1.09t, 循环冷却水单耗为83.24t;环保水平高, 废水中甲醇含量仅为12×10-6, 远低于30×10-6的限额。

(2) 全流程模拟中, 选择了合适的热力学模型及设备模型, 采用优化工具对操作参数进行处理, 以降低能耗, 并得出了优化的设计方案。

(3) 方案设计过程中, 采用双效精馏及换热网络优化, 降低了再沸器蒸汽用量, 保证了蒸汽单耗低于1.2t的限额。

浅谈甲醇精馏加压塔控制系统篇6

三塔精馏流程是成熟的甲醇精馏工艺, 其中加压精馏塔是精甲醇产出的主要设备, 它的控制系统非常复杂, 控制要求非常精细。因而加压塔的自动控制系统在加压塔精馏的过程中发挥最为重要的控制作用, 是复杂的精馏工艺得到可靠平稳运行的基础保障。

1.加压精馏塔工艺流程介绍

加压精馏塔部分主要包括下列设备:给料泵、加压精馏塔、加压塔再沸器、冷凝再沸器、加压塔冷却器、加压塔回流槽、回流泵。物料流程为粗甲醇经给料泵进加压精馏塔, 液相向塔釜流动, 经再沸器加热部分物料蒸发为气相通过塔体上行、部分物料从塔釜采出去常压精馏塔, 塔顶部分气相经冷凝再沸器和加压塔冷却器冷凝后, 进入到冷凝回流槽, 回流槽采出部分精甲醇产品, 另外部分通过回流泵作为回流液返回到精馏塔回流口。加压塔流程图见图1。

T:加压精馏塔 P1:给料泵 P2:回流泵 E1:加压塔再沸器 E2:冷凝再沸器器 E3:加压塔冷却器 V:加压塔回流槽

2.加压精馏塔控制系统介绍

要实现加压塔的稳定精确控制, 需要控制的参数很多。包括:塔釜压力、进料流量、塔顶压力、回流比、加压塔液位和回流槽液位等。同时需要检测回流槽出口的甲醇产品质量。通过图1我们可以看到一系列控制上述参数的操作手段和调节阀门, 体现了控制系统对于精馏作用的重要性。

甲醇加压精馏塔塔釜压力在粗甲醇含量为85% (mol) 的工况下, 控制在9.5MPaG左右, 塔顶压力按8.1MPaG控制, 回流比取1～3, 流量根据生产规模来进行调控, 同时需要对塔釜、塔顶和敏感塔板进行温度和压力监控, 达到精细操作的目的, 保证精甲醇的质量。

3.加压精馏塔控制系统实现方法

实现控制系统的精细操作, 需要对于控制参数的影响因素做详细分析。

为了满足甲醇精馏的总产量, 粗甲醇的进料流量是一个不可或缺的控制参数, 该参数一般根据项目的设计情况确定, 通过上游预精馏塔的液位来决定加压塔的进料量, 具体通过给料泵后调节阀控制实现。

加压精馏塔的压力是精馏操作中的一个重要参数, 塔压的变化必将引起塔内气相流量和塔板上汽-液平衡条件的变化, 结果会使操作条件改变, 最终将影响到产品的质量, 而且还关系到设备和生产的安全。因此, 一般加压塔都要设置塔压控制系统, 以维持塔压的恒定。

塔顶压力根据各塔板平衡计算和塔板压降确定, 与系统中冷却后的回流槽操作压力 (塔顶背压系统) 相关, 可通过调节回流槽出口气相调节阀的开度得以保证。图1所示的控制方案中, 除了通过调节加压塔的甲醇气体的压力来控制加压塔压力外, 为了维持回流槽的液位, 还设置了回流槽液位控制, 即通过对液态精甲醇的产品采出量来调节来维持液位的恒定, 以保证有足够冷凝液作为回流。

此外, 由于各物质在不同压力下其蒸汽分压是不同的, 所以加压塔的塔釜压力也是一个很重要的参数, 该控制方案中, 塔釜压力依靠再沸器蒸汽调节阀直接控制。

加压塔的回流比是根据精甲醇产品质量具体确定, 此值是采样分析化验获得, 通过流量调节阀具体控制来实现。

为保证加压塔设备安全, 加压塔液位控制必不可少, 可通过塔底采出的物料流量控制。

当然, 上述一系列参数之间有相互影响、相互作用的关系。对于整个系统的设计和操作都要做到精益求精, 探求最佳的操作参数方案, 摸索适合实际产能和甲醇品质的具体操作控制细节。控制系统所达到的目的就是从宏观上实现可调节参数的可控、合理化, 这样这个系统才会稳定有序。

4.结语

本文系统介绍了甲醇精馏中加压精馏塔的流程、控制系统和实现方法, 对于三塔流程中加压精馏塔操作和参数控制进行了详细的阐述, 对实际生产中甲醇精馏系统的生产操作和控制具有一定的指导作用。

摘要：甲醇精馏控制非常复杂, 需要精细操作和精确控制, 实际生产过程中通过各控制参数合理配置, 将会减少操作失误, 提高自动控制水平, 达到较好的控制效果。

关键词：甲醇精馏,加压精馏塔,控制系统

参考文献

[1]冯元琦, 李关云.甲醇生产操作问答 (第二版) .北京:化学工业出版社, 2008

[2]宋维端, 肖任剑.甲醇化工学[M].北京:化学工业出版社, 1991

萃取精馏分离甲醇和丙酮共沸物篇7

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。