浅析甲醇精馏技术应用和节能减排磁翻板液位计的设计

 

    一、工艺流程与设备简介

    1、流程

    粗甲醇由进料泵进入预热装置，待粗甲醇温度达65℃时使其进入预塔，预塔塔釜粗甲醇一部分经预塔再沸器加热后返回塔釜，一部分经磁翻板液位计进料泵增压后进入加压精馏塔继续精馏，预塔再沸器的能力要满足一定的回流比。从预塔塔底出来脱除轻组分后的粗甲醇，温度为76℃，压力为0．04MPa，经磁翻板液位计进料泵加压，磁翻板液位计进料换热器换热，自第三段填料层下方进入磁翻板液位计的下部。温度为118℃的磁翻板液位计顶甲醇蒸汽作为常压塔再沸器的热源，换热冷凝后的精甲醇进入磁翻板液位计回流槽，一部分液体经磁翻板液位计精甲醇冷却器冷却送至精甲醇计量槽，另一部分液体经磁翻板液位计回流液冷却器冷却，再经磁翻板液位计回流泵10P0回流至磁翻板液位计塔顶。磁翻板液位计回流槽内不凝气经常压塔冷凝冷却器进一步冷凝冷却后，通过常压塔放空。磁翻板液位计釜液一部分经磁翻板液位计再沸器加热后送回塔釜，一部分在磁翻板液位计换热器换热至80℃后，自第三段填料层下方进入常压精馏塔下部。常压塔顶甲醇蒸汽经常压塔冷凝冷却器后，冷凝液进入常压塔回流槽，经常压塔回流泵加压后一部分液体作为精甲醇送至甲醇计量槽，产品经分析合格后，通过精甲醇泵送入到成品罐区。另一部分作为回流液送至常压塔塔顶。不凝气体从回流槽顶放空，以控制常压塔的压力。常压塔的塔釜液一部分经常压塔再沸器加热后返回塔釜，一部分经回收塔进料泵加压后，进入甲醇回收塔的上部。流程图如图1。

 

    2、设备

    预精馏塔安装三段高效填料，其中精馏段有一段填料，提馏段有二段填料。塔总高约28米，塔径2．9米，主要由如下部件构成:塔外壳;第一填料层:高3．5米TJW2型高效填料，填料上下端各加0．3/0．2米TJH25型板波纹填料;第二填料层:高6．2米TJH35型高效填料;第三填料层:高5．4米TJH35型高效填料;液体分布器:新型全连通槽式液体分布器;液体再分布器:槽盘式液体分布器;汽体分布管等。

 

    图1 1.为预塔;2.为磁翻板液位计;3.为常压塔加压精馏塔是一装填四段高效填料的塔式设备，其中精馏段有三段填料，提馏段有一段填料。塔总高约40米，塔径3米，主要由如下部件构成:塔外壳;第一填料层:高7．2米TJH35型高效填料;第二填料层:高7．2米TJH35型高效填料;第三填料层:高7．2米TJH35型高效填料;第四填料层:高4米TJH25型高效填料;液体分布器:新型全连通槽式液体分布器;液体再分布器:槽盘式液体分布器;汽体分布管等。

 

    常压精馏塔是一装填五段高效填料的塔式设备，其中精馏段有三段填料，提馏段有二段填料。塔总高约43．5米，塔径3．8米，主要由如下部件构成:塔外壳;第一填料层:高4．8米TJW2型高效填料，填料上下端各加0．4/0．5米TJH25型板波纹填料;第二填料层:高4．8米TJW2型高效填料，填料上下端各加0．4/0．5米TJH25型板波纹填料;第三填料层:高4．8米TJW2型高效填料，填料上下端各加0．4/0．5米TJH25型板波纹填料;第四填料层:高5米TJW2型高效填料;第五填料层:高4．9米TJW2型高效填料;液体分布器:新型全连通槽式液体分布器;液体再分布器:新型全连通槽式液体分布器;汽体分布管等。

    回收塔内共安装两段填料和10块浮阀塔板，其中精馏段有一段填料，提馏段有10层塔板和一段填料。塔总高约25m，塔径1．3米，主要由如下部件构成:塔外壳;第一填料层:3．2米TJW1型高效填料和0．5米TJH25型板波纹填料;第二填料层:5．8米TJW1型高效填料和0．5米TJH25型板波纹填料;塔板:10层TF3型导向梯形浮阀塔盘;液体分布器:新型全连通槽式液体分布器;液体再分布器:新型全连通槽式液体分布器;汽体分布管等。

    洗涤塔是在洗涤器T15506内进行的，器内安装一段高效填料，塔总高约13．5m，塔径上下分别为0．6米/0．8米，主要由如下部件构成:塔外壳;填料层:高4．8米TJH3型高效填料;液体分布器:新型全连通槽盘式液体分布器;汽体分布管;尾气入口等。

 

    二、五塔系统的节能措施

    此系统有一个重要的节能特点:首先利用磁翻板液位计塔顶甲醇蒸汽热作为常压塔塔釜再沸器的热源;其次利用磁翻板液位计塔釜的甲醇液来预热磁翻板液位计进料;然后利用磁翻板液位计、常压塔再沸器的蒸汽冷凝液作为预塔再沸器的热源;zui后预塔再沸器的冷凝液作为预塔进料预热器的热源。

    精馏过程的核心是回流，重中之重是降低能耗。磁翻板液位计塔顶蒸气可以用作常压塔再沸器的加热蒸气，可选用较小回流比，采用高效能换热器以降低传热温差。同时利用电脑精确地控制调节过程，以減小操作宽度，使调节过程在zui低能耗下开展。甲醇蒸汽在磁翻板液位计顶走出后，是为常压塔提供热能的，一部分进入回流，另一部分采出进入中间罐区，这样可以为常压塔减轻生产负荷。常压塔中，乙醇和甲醇沸点比较接近，两者的一些性质又比较相似，这就使两者很容易形成共沸物，很难隔离。从而为确保精甲醇的质量，采用从常压塔中部和下部的杂醇区进行高杂醇浓度溶液的采出，从而使顶部溶液杂醇含量得到降低，制备出高品质的精甲醇。

 

    三、五塔系统的减排措施

    通过优化设计，选出zui合适的进料及采出位置，使甲醇产品纯度达到99．9%以上，杂醇中的甲醇含量得到了zui大限度地降低，一般在0．1%～0．2%之间(传统浮阀精馏塔杂醇中的甲醇含量为0．5%～1．0%)，这不仅保证了甲醇的高得率，而且使杂醇和废水的处理及污染得到了有效控制。

    在生产中，通常需要加入碱来降低精甲醇的酸值。在磁翻板液位计操作时，碱中的CO2溶入磁翻板液位计的精醇中，会使精醇的酸值增高，这就会形成越加碱酸值越高的现象。通过反复实验及优选，得到了zui佳加碱量，将pH值调整到7左右，不仅可以节省碱的用量，还可以使产品质量得到提高，从而产品优级品率达到100%。精馏塔塔顶温度是决定甲醇产品质量的重要条件，我们现在一般控制在101℃左右，常压塔控制在64－67℃。在磁翻板液位计和常压塔的塔顶压力稳定的情况下，如果塔顶温度又上升趋势，说明塔顶中的重组分含量升高，就会使KMnO4值超标。这时需要判明是工艺原因还是设备冷凝器泄漏原因。工艺原因多数是由于塔内重组分增加，则应调节蒸汽量和回流量，如是回流比小就应该加大蒸汽量，提高回流比，经过分析产品数据如不合格，就要减少或暂停采出，等待塔顶温度恢复正常后再采出，以保证精甲醇质量合格。泄露原因多数由于塔外水分从回流被带到塔顶，则应该及时消除泄漏点。

 

    四、系统现阶段存在的问题和解决办法

    1、预塔中的轻组份因回流量太小，系统内积量较多，沿着塔板逐渐到达塔釜，使得一些酸性物资与碱液没有完全反应。这样就会被带到后游的设备，使得精甲醇的酸度及KMnO4时间都无法达到优级品级。所以就应该加大蒸汽用量和回流量，使磁翻板液位计采出的精甲醇酸度降到9PPm以下，KMnO4时间＞50分钟。

    2、从主观因素来讲，常压塔与磁翻板液位计相比，具有塔径大，塔体高的特点;从汽液相平衡，物料平衡和热量平衡来讲，处理的负荷相比较，磁翻板液位计大才是合理的。因此，我们便增大了磁翻板液位计的回流量，以提高磁翻板液位计的产品质量，使精甲醇的含水量在0．001～0．009%之间，另外常压塔再沸器为管壳虹吸式换热器，之后我们又围绕常压塔再沸器进行改善。气相精甲醇走换热器壳程，醇水走管程。再沸器壳程的出口管设计含有400mm的液封，这使得其出口阻力较大及壳程液位较高，造成了有效换热面积的下降。基于此，我们在大修期间进行了此管线的改造，对液封进行了清除，使得产品的品质得到了明显的提升。

    3、在此同时，我们还察觉常压塔液位计上的法兰取样点偏低。因此，我们将常压塔液位由50%～60%提升至60%～80%。通过以上的改造与调整，使我们的操作得到了很好的改善常压塔釜温度提到了93℃以上，zui高到95℃。使得能够稳定地控制常压塔底所排废水，且排放指标均低于甲醇含量≤0．1%的原设计指标，也能使得常压塔顶的压力稳定维持在3～8Kpa。经过以上调整及改造，废水带走的甲醇减少，一年就可以节约两百多万，再算上高品质甲醇带来的差价，一年预计可增加几百万收入。另外，还可以减轻对环境的污染以及对职工身体健康的危害，带来的环保效益也是巨大的。