甲醇三塔精馏质量的优化控制

２００２年第９卷第２期　化工生产与技术　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　－３９　｝技措技改：　甲醇三塔精馏质量的优化控制　赵绍民王磊邵立红　（兖矿鲁南化肥厂，山东滕州２７７５２７）　精要舟绍三塔精馏影响甲醇产品质量的原因与赴理方法，甲醇精馏的优化操作与主要　技术改造。　关键词甲醇精馏质量技改忱化控制　１　工艺流程简介　我厂的１００　ｋｔ／ａ甲醇装置采用国内最为先进　的低压法甲醇台成及节能型三塔精馏流程。精馏系　甲醇产品的ＫＭｎＯ，值　粗甲醇中含有高级醇、烯烃、烷烃和有机醇类　（也称杂醇油或异丁基油馏分）等重组分杂质，这些　统是控制精甲醇质量的关键环节，精馏操作的优劣　与否，直接决定着产品质量和消耗的高低。　白２０００年６月开车以来，针对精馏装置开车后　产品质量波动大，常压塔频繁出现负压及预精馏塔　压力不稳等工艺和设备问题，我们及时组织有关人　员进行技术攻关，取得了明显的效果。现将我们在　生产中的主要技改和操作经验总结如下。　物质沸点较高，有些物质如乙醇还易与水形成共沸　物，这些共沸物的沸点与甲醇的沸点相接近，从而随　着甲醇蒸出，造成产品中乙醇超标。加压塔和常压　塔的作用是脱除Ｈ　０、乙醇等重组分，　获得高质量　的甲醇产品。　２　影响甲醇产品质量的原因分析　加压塔和常压塔的协调操作是控制水含量的关　键所在。常压塔是靠加压塔顶过来的甲醇蒸汽来加　热其塔底液体，即常压塔的再沸器就是加压塔的冷　凝器，因此加压塔塔底的温度决定着常压塔的热负　荷，这就必须控制好两塔的物料平衡、热量平衡及汽　液平衡。否则容易造成常压塔的负压，导致甲醇产　品的水分升高。　常压塔负压的问题，是影响系统稳定和产品质　量的关键。常压塔形成负压的原因要从工艺和设备　２个方面进行分析。　２．１　设备方面　（１）常压塔塔顶甲醇蒸汽管道有漏点或未保温，　围１　三塔精馏工艺谴程　在冬季尤为容易出现常压塔负压现象；　（２）常压塔压力调节阀安装位置不合理，不能实　现压力调节之目的；　１．预蒸馏塔；２　加压精馏塔；３．常压精馏塔；　４．回流槽；５　冷凝器；６．再沸器；７冷凝再沸器；　８回流泵；９　冷却器；１０．预热器　（３）常压塔再沸器配管不合理，造成换热面积不　够，从而导致常压塔热负荷过小；　（４）预塔不凝气的放空配管不台理，使甲醇合成　的放空气影响预塔的压力，造成整个系统的不稳　定。　２．２工艺方面　在三塔精馏流程中（见图１），预塔的主要作用　是脱除甲酸甲酯、二甲醚、丙酮等轻组分杂质。这类　物质沸点较低，常温下为气态，因此不凝气温度的　高低决定着轻组分的脱除效果，继而影响到精甲醇　质量，即影响甲醇产品的酸度和碱度，尤其是影响　收穑日期：２００１—１１—０７　修订日期：２００１—１２—１４　维普资讯 http://www.cqvip.com

赵绍民等甲醇三塔精馏质量的优化控制　技措技改　（１）加压塔塔底热负荷不够，造成常压塔热负荷　不够，即热量平衡控制不好；　（２）加压塔的采出量过大，回流量过小，造成加　压塔塔底组分甲醇含量低，即物料平衡控制不好；　《３）常压塔的采出量过大，回流量过小，导致常　压塔塔板的汽液平衡遭到破坏而形成负压。　常压塔汽液平衡遭到破坏的标志就是常压塔几　个灵敏温度点的迅速升高，第４、６、８、１２块塔板升至　ｌ０ｏ℃以上（常压塔的进料板位置有一个在第ｌ０块　塔板），这标志着重组分开始上移，一旦时间过长，处　理不及时，往往造成塔顶采出精甲醇不合格。　质常会腐蚀塔的内件，降低塔的使用寿命。为避免酸　性腐蚀，我厂是从预塔的第ｌ２块塔板加入１％一　５％稀碱液，以消除甲酸腐蚀　碱液的加入量根据预　塔底的ｐＨ值来决定，ＤＨ值一般控制在７～９，过高　会导致产品的碱度超标，过低会导致产品的酸度超　标　（６）为了改善常压塔的操作，我们在常压塔的第　五块和第七块采出重组分，但采出量是个关键问　题。采出量过大，往往采出物中甲醇含量高达３５％　以上，杂质和水并不多；采出量过小，重组分杂质又　不能完全除去，带人精甲醇，以致影响甲醇产品的质　量。重组分的采出应是连续性的，以不影响产品质量　为准。根据我们的操作经验，采出量一般控制在进料　量的１％左右。　３　处理措施及优化操作　３．１　设备方面采取的措施　（１）常压塔再沸器配管不台理，使再沸器出口的　甲醇形成０．５　ｍ的液封，降低了再沸器的换热面积，　２０００年１１月整改完，消除了出口液封，增加了换热　面积，常压塔塔底温度提高了３～５℃。　（２）把常压塔调节阔由一楼移至二楼７米平台，　原来我厂的预塔馏分、杂醇油（轻组分、重组分　采出后混合）是由汽提塔处理后回收粗甲醇采到粗　甲醇槽，因此不可避免地造成轻、重组分的积累，继　而影响到精甲醇的质量。如２０００年１１月分析粗甲　醇中乙醇含量为０．４１％，而粗甲醇中含乙醇的设计　取消了液封，实现了压力调节之目的，取得了较好的　效果。　（３）预塔不凝气管道改为排放槽之后，解决了预　塔压力不稳的问题，为整个精馏系统的稳定运行奠　定了基础。　３．２　工艺方面采取的措施　值为０．１１％。正是由于象乙醇这类重组分杂质能与　甲醇形成共沸物，而其共沸物的沸点与甲醇的沸点　相近，所以在精馏甲醇的同时也蒸馏出一些共沸物，　给生产高纯度的精甲醇带来许多困难。　（７）为了达到甲醇产品的设计质量（美国ＡＡ　级），我们在现场摸索操作，收集数据，积累经验，终　于找到了常压塔产生负压的原因及其懈决方法。关　（１）提高加压塔底甲醇浓度，增加加压塔回流　量，减少加压塔采出量，使常压塔有“东西”可采（这　是造成常压塔负压主要原因之一）。这就要求加压　塔和常压塔的采出分配应控制合理，基本按４：６原　则来采出精甲醇。　（２）提高常压塔回流液温度，由设计的４ｏ℃提　高至５０℃，尽可能利用回流液的显热来加快甲醇液　体的蒸发（从这一点说常压塔顶的出口管道应保　温），从而暂时达到提高常压塔塔顶压力的目的　键要控制好加压塔和常压塔的物料平衡、热量平衡、　汽液平衡。由于常压塔塔底温度设计为１　ｌ５℃，而实　际为１０３～１０９＂Ｃ，这样在操作上势必要提高加压塔　塔底的温度，多在１２９～ｌ３３℃，而设计值为１２７℃，　从而造成加压塔塔顶超压，然后通过加压塔塔顶压　力调节阎去常压塔的冷凝器，冷凝后的甲醇温度设　计为４Ｏ℃，通过回流泵再打回塔顶，更造成常压塔　的热负荷不足（冷凝量大于蒸发量）。因此常压塔经　常出现负压，形成恶性循环。所以控制好两塔热负荷　成为优化操作的关键，而控制好两塔的采出比例成　为稳定操作的前提。　从控制加压塔和常压塔的回流量人手，把回流　温度提高至５０￣Ｃ，并以控制加压塔的采出量为突破　（３）通过提高加压塔塔底温度来提高常压塔塔　底温度，以保证常压塔精馏所需热量，以解决常压塔　热负荷不足的问题。　（４）稳定常压塔的压力，操作人员应根据常压塔　第四块塔板灵敏点温度及时调整回流量，应使温度　控翩≤９ｏ。ｃ，减少常压塔采出量，适当增加回流量，　以保证塔的汽液平衡。　（５）我们根据操作实践，将不凝气温度由设计的　＜３８℃控制在４０±２℃，既保证了轻组分杂质的去　除，又尽量避免甲醇蒸汽的流失。粗甲醇中含有一　些酸性物质和胺类物质，在精馏系统中这些酸性物　口，进行技术攻关　首先稳定预塔塔顶的压力，即稳　定塔顶温度　加压塔的塔顶温度控制在１１９～　１２ｌ℃。控制温度过高，甲醇上升蒸汽量大，易把水分　带人塔顶，影响产品质量。加压塔主要调节回流量，　因为回流量的大小直接决定精馏的产品质量。加压　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００２年第９卷第２期　化工生产与技术　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　塔、常压塔的回流量分别由ｌ２—１５　／ｔｌ、１１　１３　１１１３　／ｔｌ增加至ｌ８—２３　ｍ　／ｈ、１５—１８　ｍ　／ｈ，回流比分　别在３．０和２．０左右，工艺调整应根据塔的压力、塔底　组分及产品质量综合考虑，以保证产品质量为前提。　耗蒸汽由１．２　ｔ降为１．０　ｔ，取得了较好的经济效　益。至２００１年１０月止累计生产精甲醇１２２　ｋｔ，节约　蒸汽２０　ｋｔ／ａ，价值１１０万元，废水含量由ｌ％一２％　降为０．１％以下，增加效益１３０万元／ａ，且减少了环　境污染。整个系统稳定时日产精甲醇３２０—３３８　ｔ，超　设计能力１０％，最高周产２　２９５　ｔ（平均日产３２８　ｔ），　最高月产９　４６６　ｔｏ其中甲醇精馏装置最高日产３７８　ｔ，　创造了１００　ｋｔ精馏装置开车后的最佳水平。　［作者简介］赵绍民．１９６２年出生，大学毕业，工程师，从事　化工生产技术与管理工作。　４效果与经济效益　通过以上措旅的实施，从根本上消除了精馏系　统工艺、设备存在的缺陷，精馏系统实现了生产的稳　定高产，使甲醇在投产５个多月就达到设计能力，且　产品质量也由合格品上升为优等品，水分含量由开　车后的０．２％～０．４％降为０．０２％一０．０５％。吨精醇　ｌ　’等离子体可破坏ＣＦＣｓ　德国Ｆｒａｕｒ，ｈｏｆｅｒ化工技术学院（ＩｃＴ）开发出一种在４０～　酚生产ＢＰＡ。可以取得９５％丙酮转化率和９０％ＢｐＡ选择　率。　１００　温度下能破坏ｃＦｃ日（氰氟烃）的等离子体工艺。由于温　度低，所谓“等离体瓶”方法比焚烧等其他方法更具有经济　性。该瓶是一种１　Ｉｎ长的容器，截面为椭圆形。有１根铜棒穿　过２个焦点中的１个，直径为４Ｏ　ｍｍ的石英管经过第二个焦　点，２个焦点均措容器长度方向运行。操作时将含有５％一　Ｍｉ　Ｉｂｉｅｈｉ称其新型催化帮４ＰＥ＇ｒ—ｔ，ＩＣＣ也是由离子交　换树脂所组成的，但是在相似的反应条件下使用寿命是目前　工业催化剂的２倍，活性提高１　５倍。收率和选择性也得到　了改善。使用新型催化剂生产的ＢＰＡ可用于生产所有级别的　聚碳酸树脂，包括高质量光学级别。　该工艺将在Ｍｉｔ６ｈｕｂｉｓ，ｈｉ的Ｋ咖出一所１　Ｍｔ／ａ新工厂　中实现工业化。　（译自Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．２１１１１１，１０８（１０）：２３）　１Ｏ％（体积）ＣＦＣｓ的空气在２０～５Ｏ　ｋＰａ下通过管子，同时将　２　４５　Ｇｔｔｚ和６　ｋｗ的微波导人棒上，散发辐射，然后从瓶体　折射到管子上。微波会在管子中产生等离子体，产生离子和　高能电子。离子和高能电子可破坏ＣＦＣｓ直到检测界线以　下。　≥瑞士Ｄｙｎｅａｎ公司开发专用Ｐ１下Ｅ　３Ｍ’Ｄｙ￣ｅｏｎ氟聚物子公司将和瑞士联邦技术学院　（Ｅｎ４）聚合物技术集团开发出可熔融加工的聚四氟乙烯　（眦）生产工艺。盯Ｈ聚合物技术教授Ｐａｕｌ　Ｓｍｉｔｈ称他的合　作伙伴“使这项令人激动的技术迈出了关键的一步”。传统观　该工艺只会产生１ｆ２０、ＣＯ：、ｔｔＣＩ和ＨＦ。酸性气体可用洗　涤器中和。目前ＩＣＴ正和另一家日本工业伙伴试验原型装　置。　（译自Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，１０８（１０）：１９，２１）　点以杜邦公司Ｔｅｆｌｏｎ商标而闻名认为ＰＴＦＥ不能像大多数塑　料那样被挤压加工，因为其熔融状态粘度很高，但ＥＴＨ确认　有一狭长粘度范围是可熔融加工的。Ｓｍｉｔｈ预计去年可熔融　加工的Ｐｒ盯Ｅ的销售额在４亿美元。　（译自ｃｈｅｎｌ　Ｅｎｇ　ｒ，ｌｅ￣，ｓ，２００１，７９（２９）：１２）　ｆ　、　／等离子体技术可使脱臭更方便、更廉价　日本ｌ＇ｑｉｓｓｉ￣电子公司开发出一种新的脱臭工艺，该工艺　的关键是在１　Ｏ００敬／ｓ的脉冲速度下产生的等离子体脉　冲。　该工艺可用于除去产生臭味的物质如硫化氢、氨气、甲　硫醇和乙醛，比传统活性碳吸附工艺更加有效、廉价。　工艺将负载的有气睐物质的空气通过“等离子体脱臭”　反应器，在此经受由放电所产生的５０　ｋＶ脉冲。脉冲会激活　目标物质，因此他们容易被催化吸附剂吸附并氧化。氧化通　／Ｓｏｌｊ，￣ａｙ扩大新型ＨＦｃ的生产　Ｓｏｌｖａｙ　ｓ．Ａ．公司的附属公司Ｓｏｌｖ￣Ｆｌｕｏｒ计划建设第一　家工业工厂生产￣，ｌｋａｎｅ　３６５　ｍｆｃ一——种对臭氧层无害的新　型的绝缘材料和发泡剂。当谈工厂于２０１１２年后期在法国　Ⅶ１．ｘ开车生产时，它将生产１５　ｋｔ／ａ氢氟烃（Ｉ－ＩＦＣ）１，１，１，　３，３一五氟丁烷。　新型ＩｔＦＣ一般在液相反应器中使用氟化氢和专用催化　剂氟化１，１，１，３，３一五氟丁烷来生产的。为避免形成多种氯　氟中间体，该公司开发了一种　复杂的”反应路线，包括直接　过催化剂连同臭氧和由脉冲等离子体辐射所产生的其他活　性原子团而产生作用。Ｎｉ￣ｉｎ称脱除效率高于话性碳１０％。　Ｎｉｓｓｉｎ称起始投资略微高于传统系统，但运行成本可降　低５０％，因为催化剂使用寿命是活性碳的３倍。使用该设备　空气处理速率在１０—６Ｏ０　／ｒａｉｎ。最小设备投资在７３　２００　美元。　译自Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．２００１，１０８（１０）：１７）　卣索变化和亲电加成到烯烃中以得到高收率和高选择性。　ｔｔＦＣ最终通过蒸馏来纯化。五氟氯丁烷也是ｓｏｌｖ￣的产品，　通过选择性偶合（调制）反应生产。　该公司最初于２０１１０年将Ｉ－ＩＦＣ投入市场，是为Ｔａｖ￣ｘ一　中试工厂试生产５０ｔ／ａ产品。来自不同组织如＇Ｉ￣ＩＶ—ｒｑ￣ｘｌ　（德国技术控制协会）的使用寿命评估表明，Ｓｏｌｋａｎｅ　３５６　ｎｆｆｅ　比其他产品更具有“经济效益”。　（译自Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎ　ｎｅｅ血　２００１，１１）８（１１）：３０）（寿元昌）　／新型催化剂可改善双酚Ａ的生产　日本Ｍｉｔｓｕｂｉ￣ｄａｉ化学公司开发了一种更有效的催化剂，　使用该催化剂改善了双酚Ａ（ＢＰＡ）的生产工艺。Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ公　司自１９９７年起就在Ｋ￣ｈｉｍ一套７０　ｋｔ／ａ的设备中采用　ＣＴ—ＢＩＳＡ工艺　该工厂使用一种阳离子交换树脂催化剂，在　低于ｌ００℃和大气压下，在填充床反应器中用丙酮和过量苯