蔣海金， 高 虎

（中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719100）

從甲醇的生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，不管采用何種催化劑，甲醇合成均會受到氣相組成、溫度、壓力及其選擇性等方面的影響，并隨之發(fā)生一系列副反應(yīng)，從而使精甲醇的水溶性及穩(wěn)定性受粗甲醇中含有的醇、烷烴、醛、醚、酮以及酸等有機(jī)雜質(zhì)的影響。甲醇生產(chǎn)中，粗甲醇品質(zhì)的優(yōu)劣直接決定著精餾系統(tǒng)操作的難易程度和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，要簡化精餾操作、提高精甲醇品質(zhì)，正確選用催化劑及控制好合成系統(tǒng)的氣相組成、溫度和壓力是關(guān)鍵。

若精餾系統(tǒng)不采出雜醇及預(yù)塔餾分，必然會使精餾的正常操作受到一定的影響。影響精甲醇水溶性、水分以及氧化性的一個重要原因就是重組分的上移。重組分在較短時間內(nèi)若不采出，雖然不會對精甲醇水溶性及氧化性產(chǎn)生影響，但隨著塔內(nèi)重組分的不斷積累，會使產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)受到一定的影響。在這種情況下，只有對精餾系統(tǒng)加強(qiáng)控制和進(jìn)行整體優(yōu)化，才能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)品的優(yōu)等率。

精甲醇質(zhì)量受影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是其操作指標(biāo)，而產(chǎn)品的消耗和質(zhì)量直接與操作指標(biāo)的控制有關(guān)。對此，維持好精餾系統(tǒng)的氣液、物料及熱量的平衡及把握正確的工藝調(diào)節(jié)原則至關(guān)重要。在工藝調(diào)節(jié)過程中必須逐步、緩慢進(jìn)行。為避免調(diào)節(jié)困難、工況紊亂的現(xiàn)象發(fā)生，必須確認(rèn)上一步調(diào)節(jié)有用之后再進(jìn)行下一步調(diào)節(jié)，這樣才能達(dá)到預(yù)期效果。

1 給料量的調(diào)節(jié)

保障產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)和前提就是給料量的穩(wěn)定。調(diào)節(jié)過程中，變化幅度不能太大，并且每次間隔時間至少在10min以上。在加、減給料量時，還需向塔釜再沸器及時加、減蒸汽量。在調(diào)節(jié)給料量過程中要注意以下幾點(diǎn)：為確保組分脫除干凈，在預(yù)塔加給料量時應(yīng)先加蒸氣量，在減給料量時應(yīng)先減給料量［1］。常壓塔、加壓塔在加給料量時，先加給料量，再加回流量，最后加蒸汽量；而在減給料量時，先減蒸汽量，再減給料量，最后減回流量。在加、減給料量時，也應(yīng)隨之調(diào)整堿液量。

2 溫度的調(diào)節(jié)

塔溫的變化幅度實(shí)施嚴(yán)格控制是關(guān)鍵。在蒸汽加入量突然增大的情況下，會導(dǎo)致重組分上移，從而使甲醇質(zhì)量指標(biāo)受到影響。同時，在蒸汽加入量過大的情況下，還會使蒸汽上升的速度加快，導(dǎo)致液泛；而在蒸汽加入量減少時，會使塔溫迅速下降，輕組分下移。

3 液位的調(diào)節(jié)

液位保持相對穩(wěn)定非常重要，通常保持在50%～60%。若塔釜液位給定過高，待達(dá)到再沸器回流口時，其液相阻力不僅會增大，而且會使甲醇?xì)?、液的熱循環(huán)受到嚴(yán)重的影響，從而導(dǎo)致傳熱、傳質(zhì)效果逐漸惡化；若塔釜液位給定過低，會使釜液蒸發(fā)過大，并且釜溫會急劇升高，同時，在釜液停留時間較短的情況下，換熱效果受到影響。

4 預(yù)塔操作條件的優(yōu)化和控制

1）控制預(yù)塔塔頂不凝氣溫度。預(yù)塔在四塔精餾流程中的主要作用在于脫除輕組分雜質(zhì)，如二甲醚、甲酸甲酯及丙酮等。沸點(diǎn)較低是這類輕組分雜質(zhì)最主要的特點(diǎn)，一般常溫下都為氣態(tài)。所以，輕組分的脫除效果直接由不凝氣的溫度決定。動態(tài)控制是控制不凝氣溫度的主要手段：在最初使用催化劑時，出現(xiàn)的副反應(yīng)較少，一般控制在25℃～32℃便可以滿足其要求［2］；在使用催化劑的中期和后期，隨著合成反應(yīng)壓力及溫度的升高，也應(yīng)逐步提高不凝氣溫度，以利于脫除雜質(zhì)。但不凝氣溫度不宜過高，以避免在產(chǎn)品質(zhì)量得到提高時反而造成甲醇損失；在催化劑使用后期，根據(jù)筆者操作經(jīng)驗(yàn)，一般將不凝氣溫度控制在35℃～45℃。

2）預(yù)塔補(bǔ)水的優(yōu)化操作。要使精甲醇水溶性和穩(wěn)定性得到提高，預(yù)塔補(bǔ)水是關(guān)鍵。因?yàn)榻o預(yù)塔加水會避免精甲醇加水混濁的問題，并能有效地提高精甲醇的穩(wěn)定性。在萃取水加入后，甲醇與水在任何比例下都能實(shí)現(xiàn)互溶，從而使甲醇的沸點(diǎn)比粗甲醇中的雜質(zhì)沸點(diǎn)低，有利于提高產(chǎn)品的純度。選擇適宜的補(bǔ)水部位與控制補(bǔ)水量是預(yù)塔補(bǔ)水操作的關(guān)鍵［3］。我公司先在萃取槽上對補(bǔ)水位置進(jìn)行定位，然后再進(jìn)入預(yù)塔回流槽，從而確保在萃取和分離過程中有一定的停留時間，使萃取效果得到提高。當(dāng)精甲醇的高錳酸鉀值和水溶性在正常操作情況下難以達(dá)到一定的質(zhì)量指標(biāo)時，可適當(dāng)增加補(bǔ)水量。但為了避免預(yù)塔的生產(chǎn)能力降低，補(bǔ)水量不能控制過高。

3）確保預(yù)塔足夠的回流量。若要將輕組分雜質(zhì)有效地脫除，關(guān)鍵是要保證預(yù)塔一定的回流量。而僅靠控制預(yù)塔的塔頂壓力和溫度來達(dá)到這一目的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須通過預(yù)塔冷凝器的冷卻水量和預(yù)塔再沸器的蒸汽量的協(xié)同調(diào)節(jié)。我公司預(yù)塔采用全回流操作，可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。不足之處在于能耗較高。

4）控制適宜的預(yù)塔冷凝器溫度。預(yù)塔的一級冷凝器是預(yù)塔冷凝器，降低消耗、保障產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段是控制預(yù)塔冷凝器的適宜溫度。預(yù)塔冷凝器的溫度控制得過高，雖對脫除輕組分雜質(zhì)非常有利，但會導(dǎo)致不凝氣溫度不斷升高，從而造成甲醇的蒸氣流失；溫度控制得過低，則不利于脫除輕組分雜質(zhì)。當(dāng)精甲醇的高錳酸鉀值及其水溶性指標(biāo)不合格時，可適當(dāng)提高溫度。一般來說，回流溫度控制在65℃左右，有利于脫除輕組分雜質(zhì)。

5）控制預(yù)塔塔釜壓力、液位。對于預(yù)塔來說，保持預(yù)塔正常的塔釜壓力和液位，也是有效脫除輕組分雜質(zhì)的重要手段。

6）控制預(yù)塔的堿液加入量。銅系催化劑合成的粗甲醇中酸性物質(zhì)含量偏高，尤其是在使用銅系催化劑的初期。一些生產(chǎn)企業(yè)為了延長催化劑的使用周期，會控制合成氣中的CO指標(biāo)一直處于低限運(yùn)行，這是導(dǎo)致粗醇中酸性物質(zhì)進(jìn)一步增加的主要原因［4］。對此，在確保預(yù)塔塔釜pH＝7～9及精甲醇堿度不超標(biāo)的情況下，必須控制精甲醇的水溶性、酸度、穩(wěn)定性指標(biāo)以及足夠的堿液加入量。這樣，才能使產(chǎn)品質(zhì)量處于優(yōu)等品指標(biāo)內(nèi)。

5 結(jié)語

預(yù)塔的操作應(yīng)該嚴(yán)格控制好塔頂和塔底溫度、壓力以及塔釜液位、pH值，并將各操作參數(shù)調(diào)節(jié)控制在最佳范圍，以便提高精甲醇的質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造更好的效益。

［1］ 趙紹民，王磊，邵立紅.甲醇三塔精餾質(zhì)量的優(yōu)化控制［J］.化工生產(chǎn)與技術(shù)，2002（2）：39－41.

［2］ 葛娟娟.精餾過程的二層多目標(biāo)優(yōu)化控制策略研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2011.

［3］ 王磊，裴學(xué)國，朱俊峰.三塔精餾過程中精甲醇的酸度控制［J］.中氮肥，2006（3）：37－38.

［4］ 董嘉文，錢積新，孫優(yōu)賢.精餾塔控制策略及控制結(jié)構(gòu)［J］.精油化工自動化，1992（5）：22－25.