双塔精馏

双塔精馏（共3篇）

双塔精馏 篇1

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, 甲醇精馏做为整个甲醇生产过程中能耗占近20%的一个工段, 更是技术攻关、节能、提升产品质量的重点环节, 因此甲醇精馏技术的攻关和优化日益引起人们关注, 目前甲醇生产中普遍使用的精馏工艺有双塔精馏和三塔精馏技术, 在此就甲醇双塔精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

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

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双塔精馏 篇2

据介绍, 为改善北京大气环境, 降低汽车尾气PM2.5颗粒物的排放, 锦州石化承担起京V汽油生产及保供任务。攻关过程中, 控制MTBE硫含量成为生产京V汽油的瓶颈。2011年, 锦州石化研究院承担中国石油降低MTBE硫含量技术开发课题, 当年完成含硫化合物结构分析和热分解稳定性实验, 建立了脱硫过程模型。实验室对脱硫模型进行的验证结果表明, 脱硫后MTBE硫含量小于2ppm。

2012年3月, 锦州石化首次对闲置装置实施MTBE脱硫技术改造, 并成功进行了万吨级工业实验, 工业产品硫含量小于2ppm, 收率达到99.5%以上。同年9月, 他们完成了另一套装置脱硫技术改造, 并生产出合格产品。经过26个月的运行, 将锦州石化自产和外购的MTBE硫含量成功降至2ppm以下。

双塔精馏 篇3

关键词：双塔精馏,开发,教学

0引言

《化工单元操作》(又名《化工原理》)是一门所有化工类及相关专业学生必修的专业技术课,其主要内容是以化工生产中的物理加工过程为背景,依据操作原理的共性,分为若干单元操作过程,如精馏、吸收、传热等,以便于学习各单元操作的基本原理、基本计算、典型设备及生产中的操作控制方法。

精馏是化工生产中液体混合物分离的常用方法,技术成熟,应用广泛。“精馏实训”可让学生掌握精馏的操作使用方法,了解影响精馏过程的因素,并完成指定的生产任务。

职业教育的目标是培养具有较强实际动手能力和良好职业素质的技能型人才,而实训是培养这种能力和素质的关键环节。我们根据高职教育的特点和要求,按照“工作过程系统化”课程开发方法,依照“先进性、实用性、工程性、多样性、可行性”的原则,开发了双塔(板式塔、填料塔)精馏的实训装置,并以此为纽带设计教学过程。

1装置功能

1.1能够完整体现工业化精馏分离过程

(1)能满足工艺类、机械类及过程控制类专业学生认识实习要求;

(2)能了解化工生产装置的设计、安装、安全运行、工艺控制、风险预防方面的基础知识,知晓化工生产过程的严肃性和生产操作人员所担负的责任;

(3)能了解化工装置的设备清洗、故障判断和紧急情况的处理等方法,能进行装置开、停车、运行等操作演练,能工业化加工生产真实的化工产品。

1.2工艺实训

(1)能考查温度、压力、进料量、进料位置、进料组成、回流比等对精馏分离过程的影响;

(2)能测定全回流和不同回流比条件下,板式精馏塔的理论塔板数Nt和填料精馏塔的等板高度HETP;

(3)除能够进行常规连续精馏操作和间歇精馏操作外,还能够进行单塔操作、串联操作、组合操作及常压操作、真空操作。

1.3化工机械实训

(1)能够进行化工典型设备的安装、检修及设计实训;

(2)能够进行设备的平面、立面布置及相关绘图实训。

1.4化工过程控制实训

(1)具有系统信号联锁保护功能,系统可及时报警并自动安全停车;

(2)能反映精馏塔、换热器、泵等典型工艺设备的控制原理与方案,能感知检测传感装置及其安装、选型方法;

(3)能手动控制主要设备的启、停,或由DCS操作、控制并显示运行状态。

1.5生产性实训

(1)能考查由精馏分离过程组成的典型化工系统的运行;

(2)能考查系统中各点压力、物料及能量的平衡问题;

(3)能考查各主要操作因素改变对生产系统的影响;

(4)能够正常、安全、长周期运行,满足连续操作要求。

2装置特点

(1)可进行板式精馏塔和填料精馏塔的性能、功效对比;

(2)可进行工业化生产,操作方式多样(串联或并联、连续或间歇);

(3)具备手动和DCS自动控制;

(4)采用循环冷却水,残液预热料液,大大节约实训时水电的耗用量;

(5)采用动画、录像等多媒体手段,实现设备结构、工作原理及操作过程的展示与讲解,做到实物操作与仿真培训相结合。

3装置在教学中的应用

3.1教学设计

根据职业岗位的技能需求,以专业知识和技术应用能力、自主学习能力、创新能力及综合职业素质培养为教学目标,以酒精—水溶液或醋酸—水溶液为生产对象,按照“工作过程系统化”课程开发方法,遵循“行为导向”、“因材施教”原则,将《化工原理》、《化工装备》、《电器与仪表》等课程的相关知识有机融合(精简理论,注重生产实用), 以双塔精馏实训装置为纽带进行理(论)实(践)一体化、“教、学、做、训、评”相结合的“精馏模块”的教学设计,见表1。

教学中注重营造化工工业化生产的真实工作情境,以真实工作任务为项目组织教学,注重教学过程的趣味性、直观性、激励性;采用开放式、互动式教学,充分发挥学生的主体作用,引导、督促学生自主学习,激发学生学习的积极性;让学生自主设计、策划、完成并评价整个操作过程,将形成性评价与终结性评价相结合;让学生通过获取技术信息、设计生产方案、制定操作规程、真实操作等完整生产实践过程,来掌握技能、获得知识,积累经验和培养职业素质。

3.2操作任务

(1)根据生产任务进行最小回流比的计算,再根据现场情况选择适宜的回流比;

(2)简要叙述精馏操作中气—液相流程,指出精馏塔塔板、导流管、塔釜再沸器、塔顶全凝器等主要装置的结构及作用,了解传质与传热过程;

(3)独立地进行精馏岗位开、停车工艺操作(包括开车前的准备、电源的接通、冷却水量的控制、加热温度的控制等);

(4)进行全回流操作,通过观测仪表对全回流操作的稳定性作出正确的判断;

(5)进行部分回流操作,通过观测仪表对部分回流操作的稳定性作出正确的判断,按照生产要求达到规定的产量指标和质量指标;

(6)及时掌握设备的运行情况,随时发现、正确判断、及时处理各种异常现象,能进行紧急停车操作;

(7)正确使用设备、仪表,及时进行设备、仪器、仪表的维护与保养;

(8)培养应用现代信息技术的管理能力,采用DCS集散控制系统,应用计算机对现场数据进行采集、监控和处理;

(9)正确填写生产记录,及时分析、处理工艺数据;

(10)了解、掌握工业现场的生产安全知识;

(11)了解节能降耗的途径和方法,提高设备的生产效率。

4结语

通过上述基于工作过程的双塔精馏的开发与教学应用,创设了真实的学习情境,实现了理实一体化的教学,进行了“教、学、做、训、评”相结合的教学方法的改革创新,做到了现代信息技术和控制技术在教学中的应用,培养了学生的操作技能,提高了学生的职业素质,提高了课程的教学水平与教学质量,促进了化工类专业的建设和发展,取得了较满意的效果。

参考文献

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