楊濤 周力
(北京藍(lán)圖工程設(shè)計有限公司武漢分公司,北京 430079)
目前合成氨聯(lián)醇工藝在大中型氮肥生產(chǎn)工藝中占有一席之地,是氮肥生產(chǎn)廠家普遍采用的一種工藝路線,具有可以適當(dāng)調(diào)節(jié)氨醇比例、降低凈化工序能耗、生產(chǎn)副產(chǎn)品甲醇等優(yōu)點。其中得到的粗甲醇往往需要甲醇精餾來提高甲醇品質(zhì),獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。
在甲醇精餾工序中,除去靜設(shè)備以及運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備等固定投資外,其綜合能耗往往決定著精甲醇的生產(chǎn)成本,是非常重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本文將著重在這方面做出分析,以6萬噸粗甲醇處理能力的甲醇精餾裝置為例,分析各項能量消耗數(shù)據(jù)及在不同生產(chǎn)負(fù)荷下的消耗情況,以作為生產(chǎn)參考。
1.6 萬噸甲醇精餾物料衡算
根據(jù)甲醇合成的一般工藝參數(shù),粗甲醇濃度約為85%(mol%),該工藝過程中粗甲醇進(jìn)入予塔第15塊塔板(從塔頂數(shù)),另外本流程將有堿液物料進(jìn)入予塔。本文采用PROII化工工藝計算軟件,根據(jù)實際操作中的甲醇精餾參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算,通過調(diào)整回流比和出料參數(shù),確定6萬噸物料流程如圖1所示。
圖1 甲醇精餾流程圖
本文采用三塔精餾經(jīng)典流程,附加甲醇回收塔。物料衡算計算基準(zhǔn)如下:根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 338-2011中規(guī)定,精甲醇中水含量(質(zhì)量)≤0.1%,乙醇含量由雙方協(xié)商確定,其他參數(shù)對于模擬計算均較為困難。本文采用工業(yè)甲醇美國“AA”級精甲醇標(biāo)準(zhǔn),以乙醇含量≤10PPm為計算基準(zhǔn)進(jìn)行甲醇精餾設(shè)計計算。
計算結(jié)果中,加壓塔產(chǎn)品甲醇111.19mol/h,常壓塔產(chǎn)品甲醇93.236mol/h。回收塔粗甲醇7.78mol/h,甲醇濃度達(dá)到92%。同時解決了熱量耦合、物料有效回收等關(guān)鍵問題,而且所得產(chǎn)品甲醇摩爾百分含量已達(dá)到99.99%以上,滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.6 萬噸甲醇精餾能耗分析及優(yōu)化
在計算過程中,利用合成氨廠家常用0.6MPaG飽和蒸汽和循環(huán)冷卻水作為公用工程物料。作者進(jìn)行了能耗的綜合優(yōu)化:1.加壓塔再沸器使用蒸汽,其冷凝液作為予塔再沸器的熱源。2.粗甲醇使用蒸汽冷凝液為熱源,預(yù)熱至85℃進(jìn)入予塔。3.常壓塔再沸器使用加壓塔塔頂物料作為熱源達(dá)到熱量耦合的目的。
經(jīng)過上述優(yōu)化步驟,計算后各換熱器公用工程消耗表見表1。
表1 各換熱器公用工程消耗表
3.6 萬噸甲醇精餾裝置各負(fù)荷狀態(tài)下總消耗的比較、分析
鑒于合成氨聯(lián)醇的甲醇生產(chǎn)可調(diào),其甲醇的生產(chǎn)量往往會有所波動。根據(jù)計算,得出6萬噸生產(chǎn)裝置在80%和60%的生產(chǎn)負(fù)荷下蒸汽和冷卻水的消耗,對比列出以便參考。粗甲醇處理量6萬噸/年,蒸汽消耗6.56t/h,冷卻水消耗453.2;粗甲醇處理量 4.8萬噸/年,蒸汽消耗 5.45t/h,冷卻水消耗362.1;粗甲醇處理量 3.6 萬噸/年,蒸汽消耗 4.08t/h,冷卻水消耗 291.1。
上述結(jié)果表明,在不同負(fù)荷條件下,生產(chǎn)負(fù)荷與蒸汽和冷卻水的消耗基本成正比,單耗隨負(fù)荷降低略有增大,故盡可能保證滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),以降低單耗。
4.結(jié)論
通過物料模擬計算,可以大概確定甲醇精餾的蒸汽和循環(huán)水消耗,對生產(chǎn)的公用工程配置有指導(dǎo)意義。通過計算說明,三塔流程可以大幅度降低甲醇精餾的蒸汽消耗,冷凝液廢熱利用和甲醇回收塔等工藝對于本工段的節(jié)能減排都有顯著效果,排污水的甲醇含量很低,達(dá)到理想效果。綜上,甲醇精餾裝置對于合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝系統(tǒng)可創(chuàng)造效益,值得深入研究。
[1]劉兵,駱樂.甲醇精餾過程的模擬及優(yōu)化.廣州化工2012年第6期201-202.
[2]宋維端,肖任劍.甲醇化工學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1991
[3]王庚妮,劉戰(zhàn)修,劉慶國.甲醇精餾的優(yōu)化和控制.小氮肥第38卷第11期2010年11月17頁