高帆

摘 要：本文通過對甲醇精制單元流程介紹及其影響因數(shù)入手，分析了甲醇精制效果的影響因素，從中總結(jié)出該單元的控制方法。

關(guān)鍵詞：甲醇精制;雙效精餾

在化學(xué)品的制造、加工與使用過程中，幾乎處處都使用溶劑和助劑。其作用是用來克服分子或化學(xué)品合成與制造中的特殊障礙。甲醇，作為一種重要的工業(yè)原料，因其具備良好的溶劑性能參數(shù)，常常被用來當(dāng)做化學(xué)反應(yīng)溶劑。在其工業(yè)應(yīng)用過程中，往往存在具有不同成分的甲醇溶液，雖然濃度不同，但其中主要成分還是水和甲醇，在甲醇回收過程中，甲醇和水的分離是耗能的主要部分，關(guān)于甲醇水溶液精餾過程的節(jié)能研究具有重要意義。

多效精餾因其對能量利用的高效性，常用于甲醇的精餾與回收。我裝置采用高低壓塔雙效順流串聯(lián)的精餾方式用于對裝置甲醇進(jìn)行回收，具體工藝流程見圖1。

1 工藝簡介

在我裝置甲醇精制單元中，裝置需要回收的甲醇進(jìn)入高壓精餾塔經(jīng)底部蒸汽加熱，高壓塔頂部氣相甲醇引至低壓精餾塔再沸器，與低壓精餾塔塔底物料經(jīng)過換熱后冷凝進(jìn)入高壓精餾塔回流罐，一部分作為粗甲醇產(chǎn)品采出，另一部分經(jīng)回流泵加壓送至高壓精餾塔塔頂用作回流液。高壓精餾塔底部物料繼續(xù)進(jìn)入低壓精餾塔進(jìn)行分離，低壓精餾塔作為裝置另外幾個低壓塔再沸器的熱源，經(jīng)過換熱后冷凝液進(jìn)入低壓精餾塔回流罐，一部分作為精甲醇產(chǎn)品采出，另一部分經(jīng)回流泵加壓送至低壓精餾塔塔頂用作回流液。塔底殘液送往污水處理系統(tǒng)。

2 精餾塔操作的影響因素

根據(jù)雙效精餾塔其作用原理，我們可以對該系統(tǒng)進(jìn)行簡化分析，將其看成兩個串聯(lián)的精餾塔，高壓精餾塔與低壓精餾塔兩個部分。需要分離的甲醇，經(jīng)過高壓塔進(jìn)行初步分離，采出一部分粗甲醇，底部未分離的甲醇，進(jìn)入低壓塔，通過高壓塔頂部提供的熱源對這一部分甲醇進(jìn)行進(jìn)一步分離，從頂部得到精甲醇，其底部含微量甲醇的水進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)經(jīng)行處理。

對于工業(yè)生產(chǎn)而言，一個設(shè)計成型精餾塔的控制，因其進(jìn)料口及塔板數(shù)固定，在日常操作中，我們平常操作的參數(shù)主要有塔的進(jìn)料流量、組成及溫度，頂部采出流量，底部采出流量，即回流比，以及該塔的熱負(fù)荷。下面就我們裝置生產(chǎn)負(fù)荷變化時，對我們裝置高低壓塔的參數(shù)調(diào)整進(jìn)行分別進(jìn)行討論。

3 進(jìn)料的影響

目前工業(yè)生產(chǎn)中關(guān)于精餾塔工藝進(jìn)料的具體形式有五種，分別是冷進(jìn)料、飽和液、氣液混合物、飽和氣、過熱氣。進(jìn)料狀況的變化會對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，包括進(jìn)料量、溫度以及主要組成的變化。

首先，關(guān)于進(jìn)料量對精餾塔的影響，其情況分為兩種情況。其一對頂溫和釜溫的影響，進(jìn)料量變化范圍要保障在精餾塔相關(guān)位置所能承受負(fù)荷的范圍之內(nèi)，如果料量不合理，會同時對頂溫、釜溫以及蒸汽三者產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，尤其是對前兩者而言極為嚴(yán)重。其二是精餾塔進(jìn)料量變化范圍超出塔頂冷凝器以及加熱設(shè)備的負(fù)荷范圍時，會影響精餾塔內(nèi)部氣液相接觸交換情況、改變頂溫以及釜溫，嚴(yán)重時會使精餾塔塔板部位的氣液平衡結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

其次是進(jìn)料溫度的影響，進(jìn)料溫度的高低都會影響塔頂冷凝器及塔底再沸器的工作狀況。其中如果進(jìn)料溫度過高會使精餾塔工藝整體的溫度升高，嚴(yán)重時導(dǎo)致輕組分氣相負(fù)荷增加，頂部出料變多，底部出料濃度降低，產(chǎn)品不合格;反之如果進(jìn)料溫度過低，加熱設(shè)備的熱負(fù)荷不夠，嚴(yán)重時，會使輕組分帶至塔底，導(dǎo)致底部出料不合格。

最后是進(jìn)料組成的變化的影響，進(jìn)料組成的變化直接對精餾塔工藝的操作過程造成嚴(yán)重的影響。首先進(jìn)料組成中輕組分的影響，進(jìn)料中輕組分增加，在分離要求不變的條件下，塔頂、塔底溫度保持不變;塔內(nèi)氣相負(fù)荷隨之增大; 塔內(nèi)液相負(fù)荷在精餾段幾乎不變，而在提餾段內(nèi)液相負(fù)荷隨之增大;所需回流比也隨之減小;塔內(nèi)熱負(fù)荷隨之增大;如果調(diào)整不及時會造成輕組分帶至塔底，導(dǎo)致底部出料不合格。

就我們裝置而言，該塔的進(jìn)料流量、組成及溫度的變化變化主要是由于生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整造成，為了裝置生產(chǎn)的平穩(wěn)，減少這種波動，我們在裝置正常生產(chǎn)時采取了多項有效措施，針對進(jìn)料組分中水不足的情況，通過對系統(tǒng)補加回收廢水從而控制系統(tǒng)組分的相對穩(wěn)定，另外通過控制來料各塔的壓力穩(wěn)定及來料各塔采出比例來控制出料組分，從而控制進(jìn)料溫度、組成相對穩(wěn)定。另一方面在控制系統(tǒng)穩(wěn)定，保證生產(chǎn)的情況下，也需要減少水的帶入從而達(dá)到節(jié)能的目的。

4 回流比的影響

對于一個精餾塔回流比是影響塔頂部甲醇純度的重要指標(biāo)， 也是精餾操作過程中重要的調(diào)節(jié)指標(biāo)。在生產(chǎn)調(diào)整過程中，加大回流比，會使塔頂甲醇純度增加， 但是當(dāng)回流比增大到一定程度時，受物料衡算影響，增加回流比，塔頂產(chǎn)品質(zhì)量不會又名小的提高，同時也會增加精餾系統(tǒng)的能耗;減小回流比，會導(dǎo)致頂部甲醇純度下降， 影響甲醇質(zhì)量， 只有回流比合適，才能在確保塔頂采出甲醇質(zhì)量的同時不會增加過多能耗。

因裝置生產(chǎn)時分離的甲醇水溶液濃度大致在82%左右，根據(jù)模擬軟件計算結(jié)果分析，不同回流比下對應(yīng)的高壓精餾塔、低壓精餾塔塔頂甲醇純度如圖2和圖3所示。由圖2、圖3可知，隨著回流比的增加塔頂甲醇純度也隨之增加。當(dāng)加壓精餾塔回流比為1.25， 常壓精餾塔回流比為1.20時，塔頂甲醇純度達(dá)到98%以上， 繼續(xù)增加回流比雖然有利于產(chǎn)品質(zhì)量提高，同時也會增加能耗， 因此確定加壓精餾塔、常壓精餾塔最佳回流比分別為1.25和1.20。在日常生產(chǎn)中，可視化驗分析及進(jìn)料組成變化對回流比進(jìn)行小幅度調(diào)整。

5 系統(tǒng)熱負(fù)荷的影響

因低壓精餾塔加熱蒸汽的熱源全部來之高壓精餾塔頂部氣相甲醇蒸汽的熱量，低壓精餾塔與另外幾個低壓塔換熱的熱源主要來自低壓精餾塔頂部氣相甲醇蒸汽的熱量，裝置甲醇精制單元的熱負(fù)荷主要有高壓精餾塔底部再沸器蒸汽控制。故而當(dāng)裝置負(fù)荷發(fā)生變化時，為保證各塔熱量供應(yīng)充足，應(yīng)及時調(diào)整高壓塔的蒸汽供給量。

結(jié)論

就我們裝置而言，為了生產(chǎn)的平穩(wěn)運行，在日常生產(chǎn)中，首先，我們要控制好各甲醇塔來料的流量、組分及受熱狀態(tài)的穩(wěn)定，以減少系統(tǒng)的波動;其次，在當(dāng)進(jìn)料組分發(fā)生改變時需要適當(dāng)調(diào)整回流比，改變氣液相負(fù)荷的大小，以穩(wěn)定塔頂產(chǎn)品質(zhì)量;再有當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)料流量發(fā)生變化時，需要及時調(diào)整再沸器內(nèi)加熱劑流量、壓力等，改變氣相負(fù)荷大小，保證塔底產(chǎn)品的質(zhì)量，以穩(wěn)定生產(chǎn)。

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