摘要：甲醇是一种重要的工业原料，随着科技的不断发展，愈益占据重要地位，更为广泛的被使用。随着其需求量的增加，优化工艺流程，降低能耗使用，这些问题也逐渐成为关注点。如何选择更为科学合理的工艺流程，尽可能的在提高经济效益的同时，节省能耗，降低废液处理难度，这是目前研究的热点问题之一。本文重点就甲醇精馏过程中节能降耗问题进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键词：甲醇精馏；节能降耗；研究；分析
引言
甲醇（CH3OH）作为一种基础化工原料，在甲醇蛋白的合成、甲酸甲酯的制造、醋酸生产、乙二醇合成中，起着基础作用。精甲醇的主要提纯方式是精馏，精馏的质量直接影响甲醇的进一步加工，所以改造现有的甲醇精馏工艺，获得更高质量的甲醇，对工业发展有着明显的促进作用。
1甲醇精馏工艺
甲醇精馏经过长时间的发展，主要形成了以下几种生产工艺：第一，单塔精馏，即生产中只有一台主精馏塔；第二，双塔精馏，在主精馏塔的基础上加装脱醚塔；第三，三塔精馏，包含预塔、加压精馏塔和常压精馏塔；第四，四塔精馏，在“三塔”的基础上另有甲醇回收塔，对甲醇精馏过程中的产品与废水进行回收，这几种工艺的生产路线不同、精甲醇质量有所差异，适用于不同的废水排放标准，所以工厂要根据自身的能源供应状况与生产目标，选用合理的生产方式。目前很多甲醇精馏生产方的制作工艺，都存在以下几方面的问题：首先，冷热病是危害甲醇精馏工艺改进的主要因素之一，甲醇过程中，设备与原料的热负荷过高，影响了精馏的质量；其次，很多技术人员选用不合适的催化剂，导致甲醇精馏过程中的温度、压力与生产设计的标准不一致，一些甲醇生产车间的精馏设备比较落后，造成生产环节的废水污染比较严重，废水中含有较多没有经过提纯的甲醇，造成了比较严重的生产资源浪费；最后，精馏操作人员没有充分了解每一种精馏操作的优点与缺点，进行精细化的工艺分类。
2甲醇精馏流程——以三塔精馏为例
2.1预塔
由粗甲醇缓冲槽（40℃，0.5MPa）来直接进料或由粗甲醇槽来的粗甲醇经预塔进料泵加压后，进入粗甲醇预热器，由蒸汽冷凝液加热至65℃左右，送入预精馏塔。塔顶的甲醇蒸汽经过预塔冷凝器将大部分甲醇蒸汽冷凝下来送往预塔回流槽，再由预塔回流泵打回流。预塔冷凝器未冷凝的部分低沸点组分及不凝气进入预塔第二冷却器冷却至40℃，将其中绝大部分甲醇回收，不凝气经预塔压力调节阀去排放槽。部分预塔轻馏分采至杂醇槽。预塔底由0.5MPa蒸汽经再沸器提供热量。为了防止粗甲醇中微量酸性物质腐蚀塔内件及促进胺类和羰基物的分解，加入1～5%的烧碱液，使PH值=8-9。预塔操作的条件为，塔顶/塔釜压力和温度分别是0.020MPa/0.030MPa，73℃/77℃。
2.2加压塔
预塔塔底来的预后甲醇，经加压塔进料泵加压后送至加压精馏塔。加压塔塔顶甲醇蒸汽进入常压塔再沸器作为常压精馏塔塔底热源，甲醇蒸汽本身被冷凝成了液体后进入加压塔回流槽，然后一部分由加压塔回流泵加压后回流至加压塔塔顶，其余部分经精甲醇冷却器冷却至≤40℃作为产品送入精甲醇贮槽。加压塔塔底用0.5MPa蒸汽经再沸器提供热量，加压塔操作的条件为塔顶/塔釜压力和温度分别是0.55MPa/0.66MPa，121℃/136℃。
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2.3常压塔
由加压塔塔底排出的甲醇溶液经减压阀调节后送至常压精馏塔，常压塔顶排出的甲醇蒸汽经常压塔冷凝冷却器冷却至≤40℃，汽液混合物进入常压塔回流槽，甲醇液体经常压塔回流泵加压，一部分作为回流送入塔顶部，其余部分作为产品采出。常压塔下部设有侧线采出，由其排出杂醇油，降低常压塔下部高沸点物富集浓度，改善塔操作，常压塔操作的条件为塔顶/塔釜压力和温度分别是0.005MPa/0.015MPa，65.4℃/105℃。
3甲醇精馏过程中节能降耗的研究
三塔甲醇精馏节能流程同两塔相比大大降低了能耗，三塔甲醇借助加压塔顶蒸汽冷凝过程中产生的热量被用于加热常压塔底再沸器中的含有部分难挥发杂质的甲醇液，这就使得常压塔中的再沸器不需要再次使用蒸汽，同时也让加压塔塔顶不需再设置冷凝器，因而很大程度上降低了流程耗能，在理论上三塔精馏获得的蒸汽消耗量比两塔精馏蒸汽能耗少了将近42%，同时三塔甲醇精馏装置的投资较两塔而言精馏工艺步骤加多，操作相对复杂，对于操作人员的基本素质和控制仪表等方面提出了新的要求。
3.1填料塔同板式塔比较
填料塔与板式塔各有优缺点，对于此项十万吨的甲醇精馏项目而言，使用填料塔更为合理。从生产能力上看，填料塔在单位塔截面积生产能力上比板式塔高上许多。在分离效率上，经过理论分析发现在常压和低压（压力低于0.3MPa）操作下，填料塔比板式塔的分离效率高上5%左右。如果是在高压条件下进行操作，板式塔的分离效率则略高于填料塔。在压力降上，板式塔的压力降远远高于填料塔，几乎能够达到其5倍，因此相对而言，填料塔的压力降比较低，压降低的装置不仅能够降低实际操作的费用，而且能够节约能耗，产生的热蒸汽还能够回流被再次使用，对于降低塔釜温度、加快精馏速率都有着重要的价值，而且对于热敏物系的分离也有一定的帮助。从操作弹性上说，一般说来填料本身就会对气液负荷变化的适应件产生较大的影响，塔内件的设置很大程度上决定了填料塔的操作弹性，特别是液体分布器的设置。因而可以根据实际的具体情况，选择相应的设计方法来确定填料塔的操作弹性，对比而言板式塔的操作弹性受到了液沫夹带、塔板液泛以及降液管能力的约束，操作弹性一般较小。从制造、结构和造价上看，填料塔的结构比板式塔的结构简单，因此制造和维修也比较方便，很大程度上降低了维修的费用，但是填料塔的造价一般会高于板式塔。从实际操作中看，板式塔的持液量大于填料塔，持液量越大，塔的操作也就越平稳，从这个意义上说，板式塔较填料塔而言更加容易操作，同时填料塔不适合侧线进料和出料的复杂情况，而板式塔则容易实现。对于表面积较大的局性能填料，填料塔容易出现堵塞的状况，填料塔不能直接处理容易聚合或含有悬浮物物料。
3.2塔板的性能和设置
目前有不少塔板供应商来推销自己的塔板的时候，声称自己的塔板性能最好，有些以塔板可以将常压塔排除的废水含醇量降低到25PPm之下作为推销的优势。其实这实际上一个错误的认识，其实废水的含醇量只是作为塔的设计指标之一，而不能用于评价塔板性能的优劣。从本质上说，塔板的计算方式都是一致的，这也就是说任何一种塔板都可以通过适当的设计使其废水含醇量处于25PPm之下。一个设计良好的塔板应该是保证处理量大、效率高和能耗低这三点。在实际的过程中，常压塔是混合塔，上面塔板、下面填料，这种处理方法虽然使得废水含醇量大于25PPm，但是能够减少蒸汽的消耗，降低回流量，同时如果想增加塔板数量，也不会使得塔高增加。
结束语
综上所述，文章从三塔精馏流程进行了节能减耗的探讨和分析，提出填料塔比板式塔有着许多优良的特性，对于提高甲醇质量也有着重要的帮助。
参考文献：
[1]臧楠.甲醇精馏工艺模拟计算与优化及新工艺研究[D].西安石油大学，2011.
[2]李群生.精馏过程的节能降耗及新型高效分离技术的应用[J].化肥工业，2003（01）：3-5+8-57.
论文作者:许华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/25
标签：精馏论文; 甲醇论文; 填料论文; 蒸汽论文; 操作论文; 板式论文; 塔顶论文; 《基层建设》2019年第29期论文;