武秀偉

（山西焦化股份有限公司，山西洪洞 041606）

1 概 況

山西焦化股份有限公司200kt／a甲醇裝置精餾系統(tǒng)采用三塔精餾工藝，粗甲醇經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱后進(jìn)入預(yù)塔進(jìn)行輕組分分離、冷卻，底部出來(lái)的甲醇經(jīng)泵增壓后進(jìn)入加壓塔、常壓塔精餾，加壓塔、常壓塔采出的精甲醇送中間罐區(qū)，常壓塔排出的含醇廢水冷卻降溫至40℃并分析醇含量小于0.5%后送造氣車間用作循環(huán)水。

近期，由于造氣系統(tǒng)停車，常壓塔外排含醇水送往污水生化處理系統(tǒng)，經(jīng)化驗(yàn)分析，當(dāng)前精餾工藝條件下，常壓塔所排含醇水中COD維持在10000mg／L左右甚至更高，遠(yuǎn)高于外排指標(biāo)要求。而在這之前，排往造氣車間的含醇水中醇含量為0%，精甲醇也達(dá)優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，噸甲醇蒸汽消耗為0.3t，能耗較低。因此，公司必須采取措施進(jìn)行工藝優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)外排污水的達(dá)標(biāo)排放。

2 初期優(yōu)化措施

2.1 預(yù)塔工藝調(diào)整

（1）將預(yù)塔膨脹氣冷卻器不凝氣溫度適當(dāng)提高，以保證預(yù)塔輕組分放空量，降低預(yù)塔塔底粗醇中的雜質(zhì)含量。

（2）適當(dāng)提高預(yù)塔塔底溫度，以充分去除粗甲醇中的輕組分雜質(zhì)。

（3）加大預(yù)塔萃取水量，提高預(yù)后甲醇的密度，以利于甲醇共沸物雜質(zhì)的去除。

（4）嚴(yán)格控制預(yù)后甲醇pH在9～10，因?yàn)榇旨状贾泻屑姿峒柞ァ⒓姿嵋阴?、醋酸甲酯等酯類輕組分，過(guò)量的堿液會(huì)促使這部分物質(zhì)發(fā)生水解，使甲醇中的乙醇等含量增高。

2.2 加壓塔調(diào)整［1］

提高加壓塔塔底溫度，并適當(dāng)加大加壓塔回流量，減少采出量，調(diào)整加壓塔和常壓塔的精甲醇采出比，以提高常壓塔溫度及物料中醇含量。

2.3 常壓塔調(diào)整

（1）適當(dāng)提高常壓塔回流量及塔底溫度，同時(shí)保證塔頂及回流槽內(nèi)為正壓。

（2）據(jù)常壓塔雜醇采出口位置 （介于原第9層和原第17層塔板之間），將原第9層和原第17層塔板溫度分別控制在90℃和70℃以上，并加大常壓塔雜醇采出量，以降低物料中的雜醇含量。

2.4 初期優(yōu)化調(diào)整工藝指標(biāo)控制 （表1）

2.5 初期優(yōu)化效果

2017年6月山西焦化股份有限公司200kt／a甲醇裝置精餾系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行初期優(yōu)化調(diào)整。系統(tǒng)調(diào)整過(guò)程中，由于常壓塔整體溫度控制較高，精餾系統(tǒng)又出現(xiàn)了一些新的問(wèn)題：①在保證常壓塔含醇水COD值較低的情況下，常壓塔塔頂采出精甲醇產(chǎn)品水分波動(dòng)較大，基本上維持在0.07%～0.09%，偶爾超優(yōu)等品水分指標(biāo)（0.10%）；②常壓塔內(nèi)熱量平衡不能穩(wěn)定控制，經(jīng)常出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象，溫度波動(dòng)較大，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定操作；③系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)常壓塔溫度過(guò)低而導(dǎo)致含醇水COD值超標(biāo)的情況。2017年6—7月持續(xù)優(yōu)化調(diào)整期間精餾系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 初期優(yōu)化調(diào)整過(guò)程中精餾系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)

（1）2017年6月份精餾系統(tǒng)剛開(kāi)始優(yōu)化時(shí)，雖然系統(tǒng)溫度控制較高，但常壓塔所排含醇水COD值仍然較高 （相較于調(diào)整后期，同工藝條件下的COD值約高1倍），分析認(rèn)為是近幾年常壓塔雜醇采出量小使得雜醇在塔內(nèi)聚集所致。所以，在7月初的調(diào)整中我們加大了雜醇的采出量，隨著雜醇采出量的增大，常壓塔所排含醇水COD值逐漸下降。因此，在今后的操作中，需保證一定的雜醇采出量。

（2）對(duì)于系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整中經(jīng)常出現(xiàn)的常壓塔溫度過(guò)低而導(dǎo)致含醇水COD值超標(biāo)的情況，分析其原因有二：一是系統(tǒng)低壓蒸汽或焦?fàn)t氣負(fù)荷波動(dòng)，造成常壓塔整體溫度降低，進(jìn)而引起常壓塔所排含醇水COD值升高；二是調(diào)節(jié)過(guò)程中常壓塔回流量過(guò)大，使得常壓塔內(nèi)溫度持續(xù)降低，塔底釜液中醇含量增加，進(jìn)而引起常壓塔所排含醇水COD值升高。

（3）2017年7月初工藝系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化調(diào)整表明：常壓塔所排含醇水COD值明顯降低，基本維持在2500～3700mg／L，相較于優(yōu)化前的10000mg／L有了明顯的下降，基本可滿足外排污水的指標(biāo)要求；采出雜醇中醇類物含量?jī)H為35%左右，相較于優(yōu)化前的80%有了明顯下降，有效減少了產(chǎn)品的損耗。

3 后期優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化方法及指標(biāo)控制

針對(duì)精餾系統(tǒng)初期優(yōu)化調(diào)整中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們?cè)诤笃?（2017年7月下旬）的進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整中，仍然遵循初期優(yōu)化調(diào)整的方法，但對(duì)部分關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了如下優(yōu)化：①在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，適當(dāng)降低預(yù)塔預(yù)后甲醇的密度，減少萃取水加入量，以降低產(chǎn)品水分及系統(tǒng)能耗；②適當(dāng)降低常壓塔原第9層和原第17層塔板的溫度，避免常壓塔溫度大幅波動(dòng)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。初期優(yōu)化與后期優(yōu)化調(diào)整的工藝指標(biāo)控制對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 初期優(yōu)化與后期優(yōu)化調(diào)整的工藝指標(biāo)控制對(duì)比

3.2 后期優(yōu)化效果

后期優(yōu)化調(diào)整中精餾系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。可以看出：在系統(tǒng)前期優(yōu)化調(diào)整的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化調(diào)整，常壓塔產(chǎn)品水分及含醇水COD值均得到有效控制，產(chǎn)品水分基本維持在0.04%～0.06%，含醇水COD值可維持在3000～4000mg／L之間；采出雜醇中醇類物含量在63%左右，較優(yōu)化前的80%有所降低；常壓塔整體溫度波動(dòng)幅度較之前減小，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。

表4 后期優(yōu)化調(diào)整中精餾系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)

3.3 優(yōu)化后的效益

精餾系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整前后產(chǎn)品產(chǎn)量及消耗對(duì)比見(jiàn)表5?？梢钥闯觯合到y(tǒng)優(yōu)化后，精甲醇產(chǎn)量基本可以保證；常壓塔產(chǎn)品水分及含醇水COD值均得到有效控制，既保證了精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量為優(yōu)等品，又使常壓塔所排含醇水COD值達(dá)到了污水生化處理的指標(biāo)要求，使污水生化處理系統(tǒng)能耗降低，處理后的污水能達(dá)標(biāo)排放；但因系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整后各塔操作溫度均有所提高，故噸甲醇蒸汽消耗增加了1倍。

表5 精餾系統(tǒng)優(yōu)化前后產(chǎn)量及消耗的對(duì)比

4 問(wèn)題分析

4.1 常壓塔雜醇采出位置帶來(lái)的影響

在精餾操作中，入料中的重組分雜質(zhì)一般是在精餾塔提餾段通過(guò)雜醇側(cè)線或塔底采出，所以重組分雜醇采出位置一般位于精餾塔的提餾段，即入料口以下，這種設(shè)計(jì)可使入料中的重組分雜醇直接落到相應(yīng)塔盤予以采出，更易于操作。

公司精餾系統(tǒng)擴(kuò)容改造后，常壓塔 （板式塔）改為了填料塔，這樣入料口位于原第9層塔板處，雜醇采出口位于原第13層塔板處，雜醇采出口位于入料口之上，即位于常壓塔的精餾段，相較于雜醇采出口位于提餾段的設(shè)計(jì)，要將常壓塔內(nèi)的雜醇采出，塔內(nèi)需要更高的溫度，以將雜醇提高到一定溫度產(chǎn)生蒸氣，然后通過(guò)回流冷凝使其聚集到雜醇收集槽盤上方可采出。這種通過(guò)提高溫度來(lái)采出雜醇的操作方法使得常壓塔精餾段的溫度整體提高，造成精餾段 “理論塔板數(shù)”不足，常壓塔分離效果降低，塔頂產(chǎn)品水分升高。因此，目前對(duì)于精餾系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，若想繼續(xù)降低常壓塔含醇水的COD值，就必須通過(guò)提高塔內(nèi)溫度來(lái)加大雜醇的采出量，但這樣塔頂產(chǎn)品水分會(huì)隨溫度的提高而相應(yīng)上升，使精甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量受到影響。

4.2 常壓塔回流量的影響

精餾系統(tǒng)擴(kuò)容改造后，常壓塔回流管線仍為DN80管，已不能滿足系統(tǒng)擴(kuò)容改造后高負(fù)荷生產(chǎn)的需求，尤其是在降低常壓塔所排含醇水COD的優(yōu)化調(diào)整過(guò)程中，由于常壓塔溫度控制較高，而塔頂回流量又不足，從而造成塔內(nèi)熱量平衡不能穩(wěn)定控制，常壓塔經(jīng)常出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象，溫度波動(dòng)較大，嚴(yán)重時(shí)造成產(chǎn)品水分超標(biāo)，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 供熱量的影響

影響精餾操作熱量平衡的一個(gè)重要因素是各塔的供熱量。目前，精餾系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整過(guò)程中，各塔溫度控制較高，若系統(tǒng)供熱低壓蒸汽流量波動(dòng)或焦?fàn)t氣加減量，很容易造成塔內(nèi)熱量失衡而發(fā)生波動(dòng)，引起產(chǎn)品水分升高或外排精餾含醇水COD超標(biāo)。因此，為保證精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量和外排精餾含醇水COD達(dá)標(biāo)，需保證穩(wěn)定的低壓蒸汽供應(yīng)，同時(shí)焦?fàn)t氣加減量時(shí)精餾崗位需及時(shí)跟進(jìn)調(diào)節(jié)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，山西焦化股份有限公司針對(duì)其200kt／a甲醇裝置精餾系統(tǒng)常壓塔所排含醇水中COD偏高的問(wèn)題，通過(guò)持續(xù)對(duì)精餾系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整和工藝指標(biāo)優(yōu)化，從而克服了精餾系統(tǒng)擴(kuò)容改造后固有的設(shè)計(jì)缺陷，使精餾系統(tǒng)含醇水中的COD值得到明顯降低，保障了外排污水的COD值達(dá)標(biāo)。但需要強(qiáng)調(diào)的是，在今后的生產(chǎn)運(yùn)行中，精餾崗位一定要嚴(yán)格按照優(yōu)化調(diào)整后的工藝指標(biāo)進(jìn)行控制，并在系統(tǒng)波動(dòng)時(shí)及時(shí)跟進(jìn)調(diào)節(jié)，以免造成精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)或含醇水COD值超標(biāo)，進(jìn)而造成外排污水COD值超標(biāo)。

［1］林長(zhǎng)青，張振歐.甲醇三塔精餾工藝中加壓塔與常壓塔工作狀態(tài)的優(yōu)化 ［J］.化肥工業(yè)，2005，32（6）：18－20.