大型煤化工甲醇精餾過程仿真系統的研究

于曉霞YU Xiao-xia

（大同煤炭職業技術學院，大同 037003）

（Datong Vocational and Technical College of Coal，Datong 037003，China）

0 引言

甲醇在化工生產中有極為重要的地位，甲醇的燃燒產物為水，不會對環境造成污染，因此，甲醇是工業中的一種典型優質原料，近年來，石油資源消耗量逐漸升高，資源儲量越來越少，石油的價格也逐漸升高，為了應對能源枯竭的問題，必須要尋找出石油替代品。甲醇就是一種很好的選擇，甲醇不僅價格低廉，對環境的污染也很小，除此之外，甲醇的辛烷值很高，有著極大的發展潛力。

我國的煤炭資源豐富，各個地區煤制甲醇項目也開展的如火如荼，煤制甲醇項目也成為未來階段下煤炭資源的高效利用形式，甲醇精餾就是對合成裝置中的粗甲醇進行精制的一個過程，精餾的最終目的就是將粗甲醇中的雜質脫除，生產出符合國家標準的優質甲醇，如果粗甲醇精餾效果不理想，那么制作出的成品純度必然會受到嚴重的影響，下面就對大型煤化工甲醇精餾過程仿真系統進行深入的研究。

1 甲醇精餾流程簡分析

甲醇精餾的最終目的就是將粗甲醇中的雜質脫除，提升甲醇的質量。根據甲醇生產的質量要求，其精餾過程包括四塔、三塔、雙塔幾個流程，四塔與三塔流程是以雙塔流程為出發點而建立，需要先進行分離處理，再采用相應的方法將高沸物與水分離出來。

其中，三塔精餾系統主要由常壓精餾塔、加壓精餾塔與預精餾塔三個部分組成，在三塔精餾系統之中，預精餾塔與雙塔精餾中預精餾塔的作用相同，經過加壓蒸餾塔的處理后，甲醇液就會變為蒸汽，再進入冷卻再沸器，此時，甲醇蒸汽產生的冷凝熱能夠為常壓精餾塔的運行提供良好的熱源，而甲醇液在冷凝再沸器中流出后，會進入到加壓塔回流槽中，還有部分甲醇液會進入加壓精餾塔，作為系統的回流液，剩余部分經過冷卻處理后就是成品。三塔流程具有節能性與環保型的特征，加壓塔塔頂冷凝潛熱能夠作為再沸器的熱源進行使用，這樣既可節省大量的冷卻水，也不需要對蒸汽進行加熱。

同三塔流程相比而言，四塔流程的造價相對較高，但是生產出的甲醇純度更高，且裝置規模越大，甲醇的純度就會越高。同時，在四塔流程之中，常壓精餾塔塔底廢水幾乎不會產生雜質，將其作為萃取水使用就能夠有效的節約原材料，總結而言，四塔流程環保型更加的理想，能夠節約大量的水資源，因此，這種模式也將會成為未來階段下重點推廣模式。

2 大型煤化工甲醇精餾過程仿真系統分析與模擬

目前，我國大型煤化工甲醇精餾過程的仿真多使用Aspen Plus，Aspen Plus 是一款典型的化工流程模擬軟件，能夠精確反應出精餾過程的細節。Aspen Plus 是一種大型的通用性流程模擬軟件，是建立在嚴格機理模型基礎上的，功能強大、精度理想、數據齊全。就現階段來看，Aspen Plus 軟件已經在各個化工行業之中得到了廣泛的使用。

在實際的操作過程，第一步就是要選擇好物性方法（UNIFAC-DMD），再選擇好相應的單元操作模塊，將參數調整好，這樣才能夠提升模擬的精度，一般情況下，只要參數符合要求，模擬誤差不會超過5%。參數設置完成后，就能夠使用Aspen Plus 系統中的穩態模擬系統，具體的精餾過程可以按照模擬軟件中的RADFRAC 塔精餾模塊來模擬，塔精餾模塊中的模擬文件有著收斂性的優勢，能夠提供各種各樣的模型，同時，系統頂層屬于典型的仿真界面，這一界面能夠克服傳統系統的缺陷。此外，整個系統的仿真界面與模擬文件能夠使用相應的程序接口來連接，這樣即可提升文件精度。同時，系統的操作方式十分的簡便，能夠實現擴充性的人機交換。

除此之外，仿真系統也能夠與自主化服務器進行有機結合，在這種模式下生產出的產品純度更加的理想，且操作靈活，符合環保要求，以上的仿真系統的操作和設計與實際生產操作一致，能夠實現通用，是值得進行推廣和使用的。

在技術水平的發展之下，煤化工企業甲醇精餾工作也發生了一些變化，進料流量與以往相比，參數越來越大，在模擬過程中，需要依照常壓精餾塔雜質與熱負荷的變化情況，調整好回收塔與常壓精餾塔的運行參數，這樣才能夠提升產品的精度。

3 我國大型煤化工甲醇精餾仿真系統應用現狀分析

近年來，我國大型煤化工甲醇精餾仿真系統越來越成熟，四塔流程也開始在大型煤化工企業中得到了廣泛的應用，大型煤化工甲醇精餾仿真模擬系統底層是由不同甲醇四塔精餾工藝構成，將Aspen Plus 仿真模擬軟件應用到其中即可對操作負荷進行相應的控制，若粗甲醇組成成分與流量發生變化，此時，仿真系統就會將模擬文件打開，保障文件接收的準確性，Aspen Plus 系統多文檔界面可以將所有的工藝流程清晰明確的顯示出來。

4 結語

綜上所述，在選擇甲醇精餾工藝方案的過程中，需要對分離物系的特征、能耗、經營、投資等因素進行綜合分析，并與生產條件和生產要求進行密切的結合，選擇科學合理的工藝模式。要意識到，在社會的發展之下，化工企業面臨的競爭也越來越激烈，這種競爭不僅集中在產品質量方面，更加表現在產品的價格與能耗兩個方面，考慮到這一問題，大型煤化工企業必須要意識到競爭形勢的變化，不斷優化精餾系統，積極的在生產過程中應用Aspen Plus仿真模擬系統，這樣才能夠保證甲醇精餾過程朝著科學化、大型化的模式發展。

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