年產 20萬噸甲醇精餾段工藝設計

古啟隆

(焦作市金結化工機械有限公司,河南,焦作,454000)

年產 20萬噸甲醇精餾段工藝設計

古啟隆

(焦作市金結化工機械有限公司,河南,焦作,454000)

甲醇精餾裝置是甲醇生產的重要后處理工序,本文簡述了 200kt/a甲醇精餾工序三塔精餾原理和工藝流程,對甲醇精餾的操作要點和經驗進行了總結。

甲醇精餾;加壓塔;常壓塔;三塔精餾

1 物料衡算

1.1 計算的基礎數據 本次設計針對國內用焦炭半水煤氣在生產原料,以銅基為催化物高壓合成粗甲醇,粗甲醇中主要組分含量見表1[1]。

表1 粗甲醇各組分含量(wt)

1.2 計算基準 本次設計工段設備精甲醇產量為 200kt/a,則粗甲醇需求量為:以年工作日 320天計,則精甲醇每小時產量為:則每小時所需粗甲醇為:

1.3 物料衡算 (以小時計) 粗甲醇:27881.87kg/hr,預塔進料中各組分含量如表2。

表2 預塔進料中各組分含量

2 堿液

在甲醇精餾過程中,加入濃度為 5%的堿液,加入量約為入料量的0.5%,用以分解有機胺類,使其象醚類雜質一樣在預塔內脫除,同時還可中和甲醛、甲酸等還原性雜質,以防止設備、管線腐蝕。據統計,在觸媒使用同期,適當加堿可使洗塔間隔時間延長約 1個月,是粗醇精餾生產必不可少的操手段之一。但加入堿量過多,不僅浪費堿液,而且增加消耗,甚至會引起皂化反應,起泡造成泛塔事故,影響產品質量[2]。堿液加入量為:27881.87×0.5%=139.409 kg/hr

3 軟水

預后甲醇比重維持在0.84～0.87。粗甲醇中含有部分C5～C10的烷烴類雜質,易與甲醇形成共沸物,其沸點低于或接近于甲醇沸點,不溶于水,而甲醇與水可以任意比例混溶。在預塔頂和油分中加入軟水或稀醇水 (約為入料量的20% 進行萃取,既可提高預塔底沸騰溫度,又可經油分溢流口將烷烴類雜質采出[3]。軟水的加入量為:粗甲醇小時量×20%-補入堿液帶水量 =27881.87×20%-139.409×95%=5443.935kg/hr

4 初餾物

初餾物量 =預塔進料 ×3%=27881.87×3%=836.4561028kg/hr以上數據基本守恒,全塔物料總量守恒,理論上符合設計要求。

4.1 主精餾塔物料衡算 主精餾塔入料、出料主要組成及流量如表3。

表3 主精餾塔主要物料平衡表(kg/hr)

其中:殘液中甲醇含量為 1%,則設殘液量為 X,存在方程:7137.759+6.970+76.243+7.347+X×1%=X

可得殘液量,X=7301.332kg/hr;采出甲醇量為:26878.123-73.013=26805.109kg/hr。以上數據基本守恒,全塔物料總量守恒,理論上符合設計要求。

4.2 常壓塔物料衡算 常壓塔入料、出料組成及流量如表4。以上對所設計三塔精餾工藝工段進行了物料衡算,所得結果符合設計需要。

表4 常壓塔物料平衡表(kg/hr)

結論:本著中國國情,本文選擇了雙效三塔精餾為重復設計對象,并規定規模為年產 20萬噸,通過分別對三個精餾塔進行的物料衡算與熱量衡算,積累了許多理論數據,并以這些理論數據為基礎對雙效三塔精餾工藝中的重要部件預精餾塔進行了塔形設計,具體塔形如下:塔板數,48塊、塔徑,2m、板間距,300mm、塔板上浮閥數,50塊。通過核算證明了此設計的在生產中的可行性。

[1]張子鋒,張凡軍.甲醇生產技術[M].北京:化學工業出版社,2008:163-171

[2]馮云琦,李天云.甲醇生產操作問答[M].北京:化學工業出版社,2008:133-141

[3]Lelkes Z,Lang P.Batch extractive distillation:the processand the operational policies[J].New York:Chemical Engineering Science,1998,53(7):1331-1348

TQ351.27+4

B

1003-3467(2010)10-0054-01