朱莉莉

甲醇是重要的有機化工基礎(chǔ)原料，以其為原料可生產(chǎn)甲酸、甲醛、乙酸、甲酸甲脂、甲胺、二甲醚等多種化工產(chǎn)品。在以CO 和H2為原料合成甲醇過程中，為了獲得高純度、高質(zhì)量甲醇產(chǎn)品，甲醇精餾成為甲醇生產(chǎn)企業(yè)重要后處理工序。在工業(yè)生產(chǎn)中，主要是利用各組份的沸點不同，用精餾的方法將甲醇與其它組份分開，也就是同時并且多次地運用部分汽化和部分冷凝的方法，以達到完全分離混合液中各組分的連續(xù)操作過程[1-3]。本文介紹了采用3+1 塔精餾流程，在預(yù)蒸餾塔中除去溶解性氣體及低沸點雜質(zhì)。在加壓塔及常壓塔中除去水及高沸點雜質(zhì)，不僅甲醇回收率增加，而且可以在粗甲醇雜質(zhì)含量較高時從回收塔取出的甲醇用作燃料，避免雜質(zhì)在系統(tǒng)累積而影響產(chǎn)品甲醇質(zhì)量。

1 甲醇精餾三塔工藝

1.1 傳統(tǒng)的雙塔常壓精餾工藝

雙塔常壓精餾分離工藝是以前最為普遍采用的流程。這一流程主要有2 個精餾塔構(gòu)成，即預(yù)塔和主塔。粗甲醇首先進入預(yù)塔，它實際上是1 個萃取精餾塔，在塔頂或回流槽中加入相當(dāng)于粗甲醇進料20%～30%左右的水，以水作為萃取劑將粗甲醇進料中所含的非水溶性組分與甲醇分離。經(jīng)預(yù)塔脫除了低沸點的甲醇進入主塔，在該塔內(nèi)實現(xiàn)甲醇與雜醇、水的分離。該流程操作、控制較為簡單，精甲醇質(zhì)量也較容易證，但是蒸汽及冷卻水消耗較高，噸甲醇蒸汽消耗達1.7 t～2.5 t。其流程見附圖1。

1.2 三塔精餾分離工藝

三塔精餾分離工藝是將甲醇精餾塔分為2 個塔：加壓精餾塔和常壓精餾塔。其流程見附圖2。

該流程中，經(jīng)預(yù)塔脫除輕組分后的粗甲醇首先進入加壓塔，塔底再沸器采用低壓蒸汽加熱，塔頂甲醇蒸氣進入常壓塔塔底的再沸器冷凝，為常壓塔提供熱源，冷凝后的甲醇部分作為產(chǎn)品，另一部分作為加壓塔的回流。加壓塔塔底的較低濃度的甲醇水等經(jīng)減壓后流入常壓塔。在此塔內(nèi)完成甲醇、水及高級醇的分離。

圖1 雙塔流程

圖2 三塔雙效流程

流程操作的關(guān)鍵是適當(dāng)確定加壓塔操作壓力、加壓塔采出量。經(jīng)過模擬優(yōu)化得出，當(dāng)兩塔取出量相近時，系統(tǒng)能耗最低，投資最小。

2 三塔工藝流程

來自甲醇合成工序的粗甲醇經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至70℃，進入預(yù)蒸餾塔精餾。塔頂出來的蒸汽溫度為74.2℃，對應(yīng)的壓力為0.13 MPa(A)，先經(jīng)過預(yù)塔冷凝器A 在65℃左右將其中的大部分甲醇冷凝下來，冷凝下來的甲醇進預(yù)塔回流槽，未冷凝的氣體則進入預(yù)塔冷凝器B冷卻至40℃后部分冷凝，冷凝液流入萃取槽，萃取后也進入預(yù)塔回流槽，預(yù)塔回流槽的液體由預(yù)塔回流泵加壓后作預(yù)蒸餾塔回流液，由預(yù)塔冷凝器B 出來的氣體去排放槽，不凝氣洗滌后經(jīng)不凝氣預(yù)熱器加熱至150℃后去火炬。向萃取槽中補入除鹽水作預(yù)蒸餾塔萃取劑。排放槽出來的甲醇液由排放槽泵加壓后送回收塔。由除鹽水和固體氫氧化鈉在堿液槽中制備5%～10%的NaOH 溶液。堿液由堿液泵加壓后補入粗甲醇，以中和粗甲醇中的有機酸，控制預(yù)蒸餾塔塔底甲醇溶液的PH 值在8 左右。預(yù)蒸餾塔塔底排出液由加壓塔進料加壓后送往加壓塔精餾，加壓塔操作壓力約0.8 MPa。塔頂甲醇蒸汽溫度約128℃，至冷凝器/再沸器作熱源，冷凝液流入加壓塔回流槽，一部分送往加壓精餾塔作回流液，另一部分經(jīng)精甲醇冷卻器冷卻后送精甲醇計量罐。

加壓塔塔底排出液送往常壓塔，經(jīng)常壓塔冷凝器冷卻至40℃后進常壓塔回流槽，由常壓塔回流泵加壓后一部分作常壓精餾塔回流液，另一部分送精甲醇計量罐?；厥账斦羝?jīng)回收塔冷凝器冷卻至40℃后進回收塔回流槽，由回收塔回流泵加壓后一部分作回收塔回流液，另一部分送雜醇油貯罐?；厥账缀倭考状嫉膹U水一部分由廢水泵加壓后送部分氧化裝置，另一部分送入排放槽作洗滌水。各精餾塔再沸器熱源為0.7 MPa 低壓蒸汽，蒸汽冷凝液去粗甲醇預(yù)熱器作熱源，然后去除鹽水站。本工序的含醇排凈液由封閉系統(tǒng)收集于地下槽，由地下槽泵送至粗甲醇貯罐。

3 正常生產(chǎn)時的維護與操作要點

精餾正常操作主要是維持系統(tǒng)的物料平衡，熱量平衡和汽液平衡，物料平衡掌握得好，汽液接觸好，傳質(zhì)效率高，塔的溫度和壓力是控制熱量平衡的基礎(chǔ)，三者是互為影響的。因此，一切工藝調(diào)節(jié)都必須緩慢地逐步調(diào)節(jié)。

3.1 進料量調(diào)節(jié)

進預(yù)塔粗甲醇流量的變化幅度小于1 m3/h，每次間隔不少于10 min。加減進料量的同時，要向塔釜再沸器加減蒸汽量，應(yīng)遵循以下原則：預(yù)精餾塔加進料量時要先加蒸汽量后加進料量，減進料量時，應(yīng)先減進料量后減蒸汽量，以保證輕組分脫除干凈。加壓塔、常壓塔加進料量時應(yīng)先加進料量，后加蒸汽量，再加回流量，減進料量時應(yīng)先減蒸汽量，再減進料量，后減回流量。這樣才能保證兩塔塔頂產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 溫度的調(diào)節(jié)

蒸汽加入量的影響蒸汽加入量增大，塔溫上升，重組分上移，水和乙醇共沸物上移，影響精甲醇的產(chǎn)品質(zhì)量，同時蒸汽加入量過大，上升蒸汽速度增快，有可能造成液泛。因此，精餾塔溫升幅度應(yīng)小于1℃/次。

3.3 壓力的調(diào)節(jié)

壓力對系統(tǒng)的影響非常大。預(yù)塔壓力升高一方面對安全不利；另一方面，壓力升高將影響不凝氣的排放，輕組分易帶入下面幾個塔，影響精甲醇的酸度和水溶性試驗。

3.4 液位的調(diào)節(jié)

各塔釜液位應(yīng)保持在60%～80%。塔釜液位控制太低，造成釜液蒸發(fā)過大，釜溫升高，釜液停留時間較短，影響換熱效果。塔釜液位控制太高，液位超過再沸器回流口，液相阻力增大，不僅會影響甲醇汽液熱循環(huán)，還容易造成液泛，導(dǎo)致傳質(zhì)、傳熱效果差。

4 結(jié)語

三塔精餾流程技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，該技術(shù)設(shè)計理念先進合理，設(shè)備投資省，整體技術(shù)水平達到了國內(nèi)領(lǐng)先。甲醇三塔精餾技術(shù)，設(shè)備處理能力大，節(jié)能、安全，使精餾的蒸汽消耗比雙塔流程降低40%以上，噸醇汽耗降到1.0 t～1.1t，冷卻水用量降低50%。甲醇純度達到99.9%以上，殘液中的甲醇含量降到了0.1%～0.2%以下。在運行中有效解決精甲醇酸值易偏高的問題。經(jīng)濟效益巨大，適合在全國單醇及聯(lián)醇行業(yè)推廣使用。