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三塔精馏技术在甲醇生产中的应用
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三塔精馏技术在甲醇生产中的应用

2019-10-14      阅读:
1 概述 
濮阳龙宇化工有限责任公司(原濮阳市甲醇厂),年产20万t甲醇装置精馏工序采用三塔精馏技术,在生产运行中表现出操作调整快捷、物料消耗低、产品质量好、系统运行稳、环保效益良好等优点,现就其先进技术应用及节能降耗予以分析总结。 
2 工艺流程 
2.1工艺原理 
所谓精馏,是指运用多次部分汽化和部分冷凝的方法将沸点不同的混合物分开的物理加工手段。本装置采用三塔精馏,分别为预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔。在预塔顶除掉二甲醚等组份及粗醇中的CO2等不凝性气体;在加压塔和常压塔中除去水及高沸点杂质,塔顶得到精甲醇,在塔中下部抽出杂醇油。 
2.2工艺流程简述 
粗甲醇来自甲醇合成工段闪蒸槽或粗甲醇泵,加碱后送至粗甲醇预热器(C0401)管程,被低压蒸汽加热至62℃~65℃。进预精馏塔(预精馏塔为填料塔)。控制塔底温度85℃~88℃(塔底由热虹吸式再沸器循环加热),热源为0.45MPa蒸汽,塔底液位为50%,塔顶温度为73℃,塔顶压力为0.145MPa,塔顶气经过预塔冷凝器(C0403)冷却,进入预塔回流槽(F0401),其中不凝气CO2等及二甲醚等轻组分从(C0403、F0401)排出进入膨胀器冷却器,部分甲醇回流到(F0401),其余高点放空。预塔回流槽中的冷凝液由回流泵(J0401a,b)抽出送至塔顶打全回流,由回流量控制回流槽液位。 
脱去轻组分后,温度约为83℃的粗甲醇自预塔底经加压塔进料泵(J0402a、b)抽出,直接进入加压塔(E0402)第6块塔板。控制塔底温度为130℃左右,压力为0.724 MPa,塔底由加压塔再沸器(C0405A/B)加热,热源为0.45MPa低压蒸汽。塔底液位为50%。主塔顶压力为0.674MPa,温度为121℃,塔顶甲醇蒸汽进入冷凝器(C0406a,b)壳程(也是常压塔再沸器),冷凝液入加压塔回流槽(F0402),少量不凝气从回流槽顶部排出高点放空。冷凝器的甲醇一部分经加压塔精甲醇冷却器冷却后采出,去精甲醇计量槽。大部分进入加压塔回流冷却器冷却后由加压塔回流泵(J0403a、b)抽出打回流,由回流量及采出量控制回流槽液位,加压塔回流槽液位为40%。 
加压塔塔底液有一部分送至常压塔(E0403),直接进入常压塔第26块塔板(22、30、34层塔板各有一个备用进料口)。常压塔塔底温度控制在111℃,塔底由再沸器(C0406a,b)加热,热源为加压塔顶出来的甲醇蒸汽。塔底液位控制在50%,压力为0.153 MPa。从常压塔的甲醇蒸汽进入常压塔冷却器(C0410),甲醇在此冷凝下来并被冷却到约50℃进入常压塔回流槽.由常压塔回流泵(J0404a,b、c)加压,先经常压塔产品冷却器(C0408a、b),将甲醇冷却至40℃,然后将其中的部分甲醇回流至常压塔(E0403),另一部分作为产品采出进入成品库精甲醇计量槽。常压塔回流槽液位控制在40%,液位高低由回流量及精甲醇产品采出量控制。为保证塔顶甲醇质量,在常压塔下部第11、13、15、17、19块塔板上分别设有杂醇油采出口,操作时结合生产情况,将杂醇采出送入杂醇油储罐,根据分析情况再回收利用。塔底控制110℃排出残液至污水处理。 
3 精馏塔选用高效新型填料、新型气液分布器内件 
本精馏装置,选用高效填料、新型气液分布器内件等设备,减少甲醇在精馏中的损耗,提高热利用率,先进、高效、节能、环保。 
3.1高效波纹规整填料介绍 
精馏塔内选用的高效新型填料为甲醇精馏专用不锈钢丝网波纹规整填料,经特殊工艺处理和加工。特点:1)压降小、气液相通量大。该不锈钢丝网填料空隙率大,压降小,通量大,而且进行了特殊的加强处理,有足够的强度。在安装时,不易使填料表面变形而使流道变化,绐终可保持流道规则,持液量小,阻力小,安装检修方便;2)传热、传质效率高,液相分布均匀,该不锈钢丝网填料,单位体积具有较大比表面积,增加了气液两相的接触传热、传质基础,传质传热效率高。因其理论塔板数远高于相同高度的板式塔,使塔的有效传质、传热面积增大,塔高可相对降彽1/3左右。由于这种填料的表面安排合理,避免填料表面出现干区,同时有利于气液两相在填料层中的均匀流动并能促进气、液两相的表面更新,从而使填料表面真正用于传质的有效面积增大,总体平均的传质系数和推动力增高;3)该不锈钢填料经过特殊溶剂处理,其表面对于液相的润湿性好,容易使液体分布均匀;在设计时丝网网片上的流道与轴线有一定倾角,相邻两网片上的流道倾角方向相反,而上下两层填料紧密贴合,并相互交错垂直安装,促使液体经过每一层后重新分布而趋于均匀,强化了液体的均布能力,具有优良传质、传热能力。 
3.2新型气液分布器技术应用 
液体分布器是填料塔内最重要的构件,结合甲醇精馏生产特点,我公司对三精馏塔选用配套的新型气液分布器,结构合理,初始分布均匀,可达到最佳的分布效果。塔内进行较为合理的填料分段及液体收集再分布装置,避免了因填料超过一定高度,塔中普遍存在的液相壁流,容易引起填料段内气液不均匀分布,从而造成精馏效率大幅度下降的现象。 
4 运行效果分析 
在采用先进工艺技术的同时,我们还对加压塔、常压塔回流量,常压塔第51块塔板温度,预前粗甲醇醇含量及PH值,杂醇油采出量控制等工艺指标作了硬性规定。通过上述措施,进一步提高了甲醇的收率,大幅降低了生产成本,产品优级品率达到了100%,装置节能降耗效果明显,增强了产品的市场竟争力。 
4.1蒸汽消耗低 
本装置充分利用自身热量的回收利用,压力塔塔顶气冷却器既是冷却压力塔塔顶气体的设备,同时又是常压塔的再沸器;因此蒸汽消耗低,冷却水用量显著减少。据相关数据显示,每吨精甲醇蒸汽消耗约为1.2t~0.95t,与板式塔工艺全部依靠外来低压蒸汽提供热能相比,吨甲醇消耗要低0.3t~0.4 t。 
4.2 操作弹性大 
精馏塔新型填料具有较大的比表面积,塔的有效传质、传热面积增大,空隙率大,系统阻力小,相对降低塔高等优点,有效提高气流速度,在实际生产中操作弹性大。 
4.3 系统运行平稳,产品质量稳定 
在日常生产过程中,我们有针对性地对部分工艺指标作出了规定,如两塔的回流量,常压塔第51块塔板温度、预前粗醇醇含量及PH值,杂醇油采出量控制等,通过加强对主要工艺指标的考核力度,保证了整个精馏工序的稳定运行,产品优级品率≥98%,一级品率先100%,过硬的产品质量为我公司产品树立了品牌,从而较好地提高了经济效益。 
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