三塔精餾在焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用

摘 要：本文對三塔精餾工藝在焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，簡單介紹了三塔精餾的工藝原理及工藝流程，從工藝特點(diǎn)及運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)等方面總結(jié)了生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，并根據(jù)實(shí)際情況提出了解決方法，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：甲醇 精餾 工藝特點(diǎn) 運(yùn)行 總結(jié)

山西天浩化工股份有限公司（簡稱天浩公司）10萬噸/年甲醇項(xiàng)目采用焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化合成氣制取甲醇工藝，是山東兗礦集團(tuán)在山西獨(dú)立投資建設(shè)的一個(gè)集環(huán)保、節(jié)能為一體，具有良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目。該項(xiàng)目充分利用金暉100萬噸/年焦化廠輔產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣，采用賽鼎工程有限公司（原化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院）專利技術(shù)“換熱式焦?fàn)t煤氣加壓催化部分氧化法制取合成氣工藝”（專利號(hào)為0116056·X），通過部分工藝革新轉(zhuǎn)化合成氣制取甲醇。2006年4月開工建設(shè)，2008年4月，采用三塔精餾工藝，一次投料成功，生產(chǎn)出優(yōu)級(jí)甲醇產(chǎn)品。

在工業(yè)生產(chǎn)中，對精甲醇的質(zhì)量和純度要求非常嚴(yán)格，優(yōu)質(zhì)甲醇的指標(biāo)具體體現(xiàn)在沸程短、純度高、穩(wěn)定性好并且有機(jī)雜質(zhì)含量極少等方面 ，天浩公司采取三塔精餾工藝，縮短了甲醇采出周期，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

一、工藝原理

利用甲醇混合液中的各個(gè)組分在相同溫度和壓力下相對揮發(fā)度的不同，經(jīng)過多次簡單蒸餾的組合，通過多次加熱汽化、多次部分冷凝的化工操作，將其中的雜質(zhì)除去，最后得到的是近乎純態(tài)的精甲醇產(chǎn)品。

甲醇合成過程中，由于催化劑選擇性的限制，且受合成條件（溫度、壓力、合成氣組成等）的影響，在產(chǎn)生甲醇的同時(shí)，還伴隨著一系列的副反應(yīng)，造成粗甲醇中除水以外，還包含有醛、酮、醚、酸、烷烴等雜質(zhì)及少量的羰基鐵、催化劑粉末。為脫除雜質(zhì)以獲得高純度的精甲醇，通常采用精餾的方式按照不同的工藝指標(biāo)進(jìn)行合理操作。

二、 工藝流程

（一）預(yù)塔

由粗甲醇泵來的粗甲醇經(jīng)預(yù)熱器加熱至65℃左右，送入預(yù)塔中上部。預(yù)塔底由0.5MPa蒸汽經(jīng)熱虹吸式再沸器提供熱量。汽化后的甲醇蒸汽經(jīng)過預(yù)塔冷凝器大部分冷凝下來回收至預(yù)塔回流槽，再由預(yù)塔回流泵打至塔頂回流。

預(yù)塔冷凝器未冷凝的部分低沸點(diǎn)組分及不凝氣經(jīng)過預(yù)塔第二冷卻器冷卻至40℃，將其中絕大部分甲醇回收，不凝氣經(jīng)預(yù)塔壓力調(diào)節(jié)閥通過排放槽放空。為了防止粗甲醇中微量酸性物質(zhì)腐蝕塔內(nèi)件及促進(jìn)胺類和羰基物的分解，在預(yù)塔前加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～5%的燒堿液，調(diào)節(jié)預(yù)后甲醇pH值8～9。

（二）加壓塔

脫除掉輕組分后的預(yù)后甲醇，經(jīng)預(yù)后甲醇泵提壓，通過預(yù)后第一預(yù)熱器及預(yù)后第二預(yù)熱器預(yù)熱后送至加壓塔。加壓塔塔底才用0.5MPa蒸汽經(jīng)熱虹吸式再沸器提供熱量。塔頂甲醇蒸汽進(jìn)入常壓塔再沸器作為常壓塔的塔底熱源，甲醇蒸汽本身被冷凝后匯集至加壓塔回流槽，然后一部分由加壓塔回流泵加壓后回流，其余部分作為產(chǎn)品經(jīng)精甲醇冷卻器冷卻至≤40℃進(jìn)入精甲醇槽。

（三）常壓塔

由加壓塔塔底排出的甲醇溶液減壓后經(jīng)預(yù)后第一加熱器送至常壓塔。常壓塔塔底再沸器利用加壓塔塔頂蒸汽作為熱源，被汽化后的甲醇蒸汽經(jīng)常壓塔冷凝器冷卻至≤40℃，汽液混合物進(jìn)入常壓塔回流槽，甲醇液體經(jīng)回流泵加壓，一部分作為回流送入常壓塔頂部，其余部分作為產(chǎn)品送往精甲醇槽。

由于理論和實(shí)際成分的差異，造成實(shí)際指標(biāo)控制也有不同程度的調(diào)整。以下兩表分別為三塔設(shè)計(jì)理論指標(biāo)和實(shí)際操作數(shù)據(jù)對照

表1 三塔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

表2 三塔實(shí)際數(shù)據(jù)

三、主要工藝特點(diǎn)

相對于傳統(tǒng)雙塔精餾，三塔流程有著以下三個(gè)方面鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

（一）回收余熱降低成本

（1）蒸汽余熱利用。

常壓塔再沸器利用加壓塔塔頂蒸汽作為熱源，將進(jìn)入常壓塔的甲醇液體不斷蒸發(fā)；同時(shí)，常壓塔塔釜又被用作加壓塔的塔頂冷凝器，加壓塔塔頂蒸汽被冷凝回收至加壓塔回流槽。此操作稱為雙效蒸發(fā)模式。

（2）蒸汽冷凝液余熱利用。

經(jīng)預(yù)塔再沸器及加壓塔再沸器換熱后的水蒸汽，冷凝后依次進(jìn)入預(yù)后第二加熱器和粗甲醇預(yù)熱器，分別對甲醇進(jìn)行預(yù)熱，回收了蒸汽冷凝液的余熱。

（二）提高了甲醇質(zhì)量

在加壓塔，甲醇分壓的提高，有利于甲醇精餾的進(jìn)行，使得精甲醇質(zhì)量大大提高，不僅其中雜質(zhì)含量減少許多，而且精甲醇的高錳酸鉀值有很大提高，穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。

（三）提高了回收率

三塔放空氣及各回流槽放空氣，經(jīng)放空總管匯集至排放槽，經(jīng)脫鹽水鼓泡吸收，達(dá)到一定濃度后，回收至粗甲醇槽，重新精餾。

四、生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題及處理辦法

（1）精甲醇氧化性不合格

在實(shí)際操作中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)精甲醇氧化性不合格，導(dǎo)致高錳酸鉀值偏低的情況，分析后得知主要是因?yàn)榇旨状贾休p組分雜質(zhì)含量偏高，預(yù)塔餾分及雜醇餾分采出少，采出溫度高，回流比小等原因造成。經(jīng)過工藝調(diào)整，并適當(dāng)加大了預(yù)塔用堿量，取得了良好的效果。

（2）精甲醇水分含量超標(biāo)

在生產(chǎn)過程中，還出現(xiàn)過因常壓塔采出水分含量不合格，致使精甲醇中間槽水分跑高。原因分析為：在生產(chǎn)中，個(gè)別班組一味追求增高精甲醇產(chǎn)量，降低甲醇單耗，加大采出，減小了回流，回流比下降，重組分上移，加上分析不及時(shí)，造成采出的不合格品進(jìn)入精甲醇中間槽。

為避免這種狀況的發(fā)生，必須保證足夠的回流比及常壓塔進(jìn)料量，嚴(yán)格控制進(jìn)料板溫度與進(jìn)料溫度一致，一旦發(fā)現(xiàn)進(jìn)料板溫度跑高現(xiàn)象，立即減少采出，增加回流，甚至采用全回流操作；并且在分析結(jié)果未檢出前將常壓塔回采，當(dāng)溫度指標(biāo)恢復(fù)，分析確認(rèn)正常后再采出。

（3）常壓塔超壓

由于循環(huán)水設(shè)計(jì)能力限制，水壓達(dá)不到0.35MPa，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)常壓塔超壓，放空管冒汽現(xiàn)象，特別是夏季，尤為嚴(yán)重，在無法提高水壓的情況下，經(jīng)常對水冷器進(jìn)行清洗，并且減少常壓塔的負(fù)荷，將負(fù)荷向加壓塔傾斜，緩解了常壓塔超壓現(xiàn)象。

（4）常壓塔冷凝器內(nèi)漏，導(dǎo)致常壓塔采出長時(shí)間不合格

由于頻繁的清洗水冷器，加上循環(huán)水加藥過量，冷凝器列管腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致開車過程中，常壓塔采出長時(shí)間不合格，經(jīng)過取樣分析綜合判斷，確定常壓塔冷凝器內(nèi)漏，在屢次焊補(bǔ)后，向公司申請，更換為不銹鋼列管冷凝器，解決了后顧之憂。

本流程通過三年多的運(yùn)行實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了最高班產(chǎn)128噸，最高日產(chǎn)363噸的生產(chǎn)水平，大大超過了100kt/a的設(shè)計(jì)能力。并且，精甲醇的各項(xiàng)指標(biāo)均符合國際優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，純度大于99.99%，酸度（以 HCOOH計(jì)） 0.0008，殘液中甲醇含量小于0.01%，其它各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)水平。

五、結(jié)論

在甲醇生產(chǎn)過程中，三塔精餾流程作為一種成熟的生產(chǎn)工藝，經(jīng)過天浩公司近四年穩(wěn)定運(yùn)行，暴露的問題已逐步解決，針對從安裝、試車直至滿負(fù)荷生產(chǎn)遇到的各種意外情況，建議同類型廠家注意如下幾點(diǎn)：

（1）在安裝過程中，仔細(xì)排查，如發(fā)現(xiàn)不利于生產(chǎn)的項(xiàng)目，要及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)院進(jìn)行整改，以免去試車過程中不必要的麻煩。

（2）試車前要抓好職工的培訓(xùn)工作，在培訓(xùn)期間就掌握好三塔精餾工藝操作技術(shù)，這樣才能為試開車打下良好的基礎(chǔ)。

（3）在開車過程中，升溫要緩慢，蒸汽投用前要排凈系統(tǒng)中積水，防止液擊。

（4）當(dāng)首次分析合格，不要急于采出，要堅(jiān)持兩次分析合格在采出產(chǎn)品。

（5）甲醇精餾的所有換熱設(shè)備要定期查漏，因?yàn)樯a(chǎn)過程中設(shè)備內(nèi)漏會(huì)頻繁出現(xiàn)。

（6）在生產(chǎn)過程中，嚴(yán)禁粗甲醇緩沖槽及加壓塔超壓。

總之，在甲醇生產(chǎn)過程中，精餾系統(tǒng)氣液平衡的控制相當(dāng)重要，生產(chǎn)單位基本是按照原始設(shè)計(jì)中的物料衡算、熱量衡算進(jìn)行操作的，加上化工生產(chǎn)的連續(xù)性、系統(tǒng)性，必須抓好工藝指標(biāo)的控制。

（作者單位：山西天浩化工股份有限公司）

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