甲醇精馏工艺流程分析

摘 要：甲醇作为一种基本有机化工原料，在世界经济中有着非常重要的作用。而随着能源日益紧缺，甲醇又逐渐发展成为一种重要的能源替代品，促进了二甲醇等化工产业的发展。但随着甲醇需求量的日益增大，人们对甲醇产品质量及性能提出了更高的要求。甲醇精馏作为甲醇生产中的重要工序，对甲醇产品质量高低有着直接影响。本文就结合甲醇，对甲醇精馏工艺进行详细分析与探究.

关键词：甲醇 精馏 工艺流程 双塔 三塔 模拟

甲醇精馏是多个简单蒸馏组合。因液体混合物中所包含的物质其沸点不同，所以当其处于一定温度情况下时，气相中的低沸点物浓度会高于液相中的低沸点浓度，反之则液相中的高沸点物浓度较高，这就会从一定程度上转变了气液两相组成。部分气化形成的蒸汽实施冷凝处理时，因高沸点物相对易于冷凝，因此冷凝液中的高沸点物浓度则相对较高，同理则未冷凝中的低沸点物浓度则相对较高。如此进行不断的冷凝、气化，便会从混合液中将纯甲醇组完全分离出来。本文采用化工流程模拟计算软件，对甲醇精馏工艺的双塔流程三塔流程及四塔流程进行了模拟计算分析与比较。

一、流程简介

（一）双塔流程

双塔精馏流程是我国老的甲醇装置中采用较广的一种精馏流程从合成单元来的粗甲醇经泵加压，再经粗甲醇预热器预热后进入预精馏塔（常压操作）为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝，经部分冷凝后的大部分甲醇水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分（初馏分）及少量的甲醇水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也可以认为是常压操作，塔顶得到精甲醇产品，塔底排出的含微量甲醇及其它重组分的废水送往水处理系统。

（二）三塔流程

三塔流程是目前甲醇生产装置应用最广泛的精馏工艺，与双塔流程最大不同是将精馏过程分为加压精馏和常压精馏，充分利用加压精馏塔冷凝器的高品位热能作为常压精馏塔再沸器的热源，减少蒸汽供应量，以达到节能降耗的目的由合成单元送来的粗甲醇经预热器预热后进入预精馏塔，溶解在粗甲醇中的低沸点杂质在预精馏塔塔顶精馏出并送入燃料管网；从预精馏塔塔底来的物料经泵加压后，送入加压精馏塔。加压精馏塔塔顶为99.99%（体积分数）以上的甲醇蒸气，冷凝后的甲醇进入回流槽，一部分作为精甲醇产品送到精甲醇混合罐，另一部分返回加压精馏塔塔顶作为回流在加压精馏塔塔底排出的甲醇水溶液送至常压精馏塔 常压精馏塔下部设杂醇油采出口，抽出含甲醇水的异丁基油，以保证低于水沸点的杂质（主要是醇类）分离出塔常压精馏塔塔底采出的废水送往废水处理系统

（三）四塔流程

四塔精馏工艺流程，粗甲醇先后与常压精馏塔塔釜水加压精馏塔塔顶精甲醇换热到75℃左右进入预精馏塔；塔顶气经过两级冷凝，不凝气再经洗涤后出装置，冷凝液和洗涤水返回塔顶全回流塔釜甲醇水经泵加压并与加压精馏塔塔釜甲醇水换热后进入加压精馏塔，塔顶甲醇蒸气进入常压精馏塔塔釜冷凝蒸发器冷凝，冷凝液进入回流罐，经回流泵加压后，一部分返回塔顶作回流，另一部分为精甲醇产品出装置加压精馏塔塔釜甲醇水自压进入常压精馏塔精馏，塔顶分出剩余甲醇，塔釜水一部分返回预精馏塔塔顶洗涤器，剩余废水去污水处理系统侧线抽出杂醇油进入汽提塔，塔顶气体返回常压精馏塔，汽提塔侧线杂醇油出装置，塔釜水去污水处理或返回气化工段使用。

二、模拟分析

设计以某企业生产装置年产300kt精甲醇，年运行时间7920h，粗甲醇总进料量为40880kg/h，温度为40℃，压力为0.4MPa（表压）为基础数据.粗甲醇的组成见表1.

双塔三塔及四塔流程的能耗比较分析，其中，冷却水的消耗是指32℃的冷却水被加热到42℃，蒸汽是指0.6MPa（表压）的低压蒸汽。

从表中的数据可以看出：1）双塔流程和三塔流程中预精馏塔的分离要求及操作条件完全相同，都是将粗甲醇预热到泡点65℃左右后进入预精馏塔，所以能耗相同而四塔流程是将粗甲醇先后与常压精馏塔塔釜水和加压精馏塔塔顶精甲醇产品换热，将粗甲醇进料温度提高到75℃左右后进入预精馏塔提高进料温度后，再沸器的蒸汽耗量有所降低，即降低了塔底热负荷，而冷凝器负荷维持不变，这样可减少蒸汽用量；2）三塔流程所耗总冷却水量和总蒸汽量分别为2267.2t/h和40.4t/h，大大少于双塔流程，这主要是由于三塔流程中的常压精馏塔塔釜再沸器加热所需热量为加压精馏塔塔顶蒸汽的冷凝热，不需外界供热，从而降低了热能消耗；三塔流程加压精馏塔和常压精馏塔的回流量之和较双塔流程中主精馏塔的回流量小，因此耗用的蒸汽量及冷却水量均相对较少，说明三塔流程是一种节能型工艺，如果装置规模越大，则节能效果越显著；3）三塔流程与四塔流程相比，2种流程都使用双效精馏，因此加压精馏塔和常压精馏塔的能耗相当；由于四塔流程多了1台汽提塔，使得其蒸汽耗量及冷却水耗量均增加；4）三塔流程可以产出约一半的精甲醇符合AA级要求，而四塔流程产出的总精甲醇浓度为99.9925%（质量分数），完全符合AA级要求。

参考文献

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[2]吴嘉，陈露. 具有热集成和水集成的甲醇精馏新工艺及其模拟[J]. 化工学报. 2005（03）[5]宋佰顺，奎鸽，刘喜保. 甲醇精馏采用高效塔板和工艺路线的改进[J]. 小氮肥设计技术. 2004（01）

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