周鵬飛

（眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司，寧夏銀川 750001）

甲醇精餾裝置常壓塔換熱系統(tǒng)問題的模擬分析及探討

周鵬飛

（眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司，寧夏銀川 750001）

在化工生產(chǎn)中，化工裝置的生產(chǎn)操作，一般會按照原裝置設計的額定工況來操作；對于某些工況下，由于某些具體原因，比如僅需要適當提高生產(chǎn)負荷即可解決生產(chǎn)問題的情況，則企業(yè)可請相關科研設計單位進行研究、分析、模擬、核算，必要時進行擴能改造，技術改造可行后方可實施。

精餾；換熱系統(tǒng)；模擬分析；PROII軟件

1 項目背景

以神華集團某某公司的甲醇精餾裝置為例，針對由于生產(chǎn)工況變化而對換熱系統(tǒng)的影響，進行模擬分析及應采取的對策。比如甲醇制烯烴的甲醇精餾裝置，裝置規(guī)模167萬t/a，由于生產(chǎn)需要需提高運行負荷，超出了原裝置的設計能力，且換熱系統(tǒng)負荷增大，可能會達不到額定的正常生產(chǎn)操作工況。

2 工藝流程簡述

甲醇精餾裝置部分的工藝流程∶從甲醇合成膨脹槽來的粗甲醇進入精餾系統(tǒng)。精餾系統(tǒng)由預精餾塔、加壓塔、常壓塔組成。預精餾塔塔底出來的富甲醇液經(jīng)加壓至0.8MPa、80℃，進入加壓塔下部，加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后，一部分作為回流，一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)。

3 原始數(shù)據(jù)及分析

甲醇精餾裝置提高運行負荷（最大120%負荷）后，預精餾塔、加壓塔等系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)要求；常壓塔（T-53003）塔頂冷換設備所提供的冷量不足，導致產(chǎn)出的甲醇溫度偏高、回流泵出現(xiàn)汽蝕問題。常壓塔及相關冷換設備數(shù)據(jù)見表1∶

表1 常壓塔及相關冷換設備數(shù)據(jù)

4 改造方案選擇

分析思路∶利用化工流程模擬軟件PROII，在分別計算了100%負荷和120%負荷情況下，根據(jù)塔頂氣相的流量計算得出不同的冷凝負荷量；再利用換熱器計算軟件HTRI核算現(xiàn)有設備的換熱能力，綜合評估后診斷出問題所在，然后對癥下藥，確定具體的改造方案。

①生產(chǎn)操作負荷按照120%時，常壓塔頂氣相量為462 800kg/h；冷卻到設計工況40℃，需要冷凝總負荷量∶Q總= 539.759MkJ。②原裝置設計思路，冷卻采用兩級，空冷+水冷，Q總=Q空冷+Q水冷；應用PROII軟件進行計算，空冷器的冷凝量為Q空冷需=505.978MkJ；過冷器的冷凝量為Q水冷需= 33.779MkJ。③利用換熱器計算軟件HTRI，分別對空冷器（AE-53002A/B）、過冷器（E-53008C）進行計算，得出∶空冷器冷凝量Q原空冷=420.969MkJ；過冷器冷凝量Q原過冷= 24.000MkJ。

由以上數(shù)據(jù)可看出，原空冷器和原過冷器均達不到負荷提高后的工況（120%）要求。

改造方案分析∶方案一∶對原空冷、原過冷器全部更換，設備投資較大，此方案不可行；方案二∶新增并聯(lián)若干臺（4臺）空冷器，現(xiàn)場布置緊湊，無預留空地，此方案不可行；方案三∶給原空冷（AE-53002A/B）并聯(lián)新增兩臺冷凝器（E-53010C/D）、給原過冷器（E-53008A/B）并聯(lián)新增一臺冷卻器（E-53008C），在保證流量分配合理的情況下，此方案是理想可行的。

5 結論

改造方案∶在保持現(xiàn)有裝置、設備不變的情況下，增加兩臺冷凝器（E-53010C/D），增加一臺甲醇冷卻器（E-53008C），（由于篇幅所限，數(shù)據(jù)表略）。

兩臺冷凝器（E-53010C/D）的換熱負荷∶Q=Q空冷需-Q原空冷=120.845 5-100.542=85.009MkJ；每臺尺寸?1 200×6 000，43.964MkJ，型式BXM。

一臺冷卻器（E-53008C）的換熱負荷∶Q=Q水冷需-Q原過冷=8.067 9-5.732=9.777MkJ；每臺尺寸?1 300×3 000，10.468MkJ，型式BFM。

通過以上的探討分析可以看出，處理、分析生產(chǎn)裝置中出現(xiàn)的問題時，要進行全面分析，必要時需要進行全裝置工藝流程模擬計算，確定具體問題的瓶頸，對癥下藥才會達到理想的效果。對于煤化工工程中的很多類似問題，裝置操作人員、科研設計等工程技術人員，不但平時要認真學習、研究，還要養(yǎng)成嚴謹、全面分析的習慣，才能在處理問題時做到正確、合理。

[1] 錢頌文，換熱器設計手冊[M].北京，化學工業(yè)出版社，2002.

Simulation and Analysis of the Heat Transfer System of Atmospheric Distillation Tower in Methanol Rectification Unit

Zhou Peng-fei

In the industrial production of chemical industry，chemical plant production operations，usually in accordance with the rated condition of original device design to operate；for some conditions，due to some specific reasons，such as only necessary to raise the production load to solve production problems，while factory enterprises can invite relevant scientific research and design units to carry out research，analysis and simulation，accounting for capacityexpansion when necessary，feasible technical transformation before implementation.

distillation；heat exchange system；simulation analysis；PROII software

TQ223.121

B

1003-6490（2017）02-0014-01

2017-02-11

周鵬飛（1981—），男，寧夏西吉人，工程師，主要研究方向為化工工藝。