精甲醇產(chǎn)品中乙醇含量高的原因分析及處理

蔡　建　崔留印

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

?

精甲醇產(chǎn)品中乙醇含量高的原因分析及處理

蔡建崔留印

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

1　工藝概況

1.1預(yù)精餾系統(tǒng)

來(lái)自甲醇合成裝置的粗甲醇(40.0 ℃)首先進(jìn)入粗甲醇預(yù)熱器的殼程，被管程的低壓蒸汽冷凝液加熱至70.0 ℃左右，然后進(jìn)入預(yù)精餾塔(以下簡(jiǎn)稱預(yù)塔)上部。預(yù)塔頂部出來(lái)的氣相先進(jìn)入預(yù)塔一級(jí)冷凝器的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻至67.5 ℃，冷卻下來(lái)的液體進(jìn)入預(yù)塔回流槽中；從預(yù)塔一級(jí)冷凝器出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)塔二級(jí)冷凝器的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻至40 ℃左右，冷卻下來(lái)的液體進(jìn)入解析器中，經(jīng)工藝水萃取后，甲醇水溶液進(jìn)入預(yù)塔回流槽，萃取出的物料去雜醇油罐；預(yù)塔二級(jí)冷凝器中出來(lái)帶有甲醇的不凝氣進(jìn)入排放槽，用水洗滌其中的甲醇后，不凝氣去鍋爐房或放空。回流槽中的甲醇溶液經(jīng)預(yù)塔回流泵送入預(yù)塔頂部作為回流液。預(yù)塔塔釜的預(yù)后甲醇經(jīng)液位控制后去加壓精餾塔(以下簡(jiǎn)稱加壓塔)進(jìn)一步精餾。為了防止粗甲醇中的酸性物質(zhì)對(duì)管道和設(shè)備造成腐蝕，需向粗甲醇中加入少量質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%左右的NaOH溶液，粗甲醇的pH應(yīng)控制在7.5～8.0。

1.2加壓精餾系統(tǒng)

預(yù)塔出來(lái)的預(yù)后甲醇經(jīng)加壓塔給料泵加壓后，進(jìn)入加壓塔進(jìn)料/釜液換熱器的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點(diǎn)后進(jìn)入加壓塔下部，塔頂出來(lái)的甲醇蒸氣進(jìn)入冷凝器/再沸器的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進(jìn)入加壓塔回流槽，回流槽中出來(lái)的液態(tài)甲醇，部分經(jīng)加壓塔回流泵加壓后進(jìn)入加壓塔頂部作為回流液，其余的甲醇進(jìn)入加壓塔精甲醇冷卻器的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻至40.0 ℃，然后去中間罐區(qū)的精甲醇計(jì)量罐或粗甲醇儲(chǔ)罐。出加壓塔的釜液然后去常壓塔繼續(xù)精餾。

1.3常壓精餾系統(tǒng)

加壓塔釜液與加壓塔的進(jìn)料液在換熱器中進(jìn)行換熱后，進(jìn)入常壓精餾塔(以下簡(jiǎn)稱常壓塔)下部，塔頂出來(lái)的甲醇蒸氣進(jìn)入常壓塔回流冷凝器的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻后，再進(jìn)入常壓塔回流槽，回流槽出來(lái)的液體經(jīng)常壓塔回流泵加壓后，部分進(jìn)入常壓塔頂部作為回流液，其余精甲醇去中間罐區(qū)。

1.4回收塔系統(tǒng)

常壓塔底出來(lái)的廢水中含有甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%左右，經(jīng)回收塔進(jìn)料泵加壓后進(jìn)入回收塔，塔頂出來(lái)的氣相進(jìn)入回收塔冷凝器的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻至45.0 ℃左右，然后進(jìn)入回流槽，回流槽出來(lái)的液體經(jīng)回收塔回流泵加壓后，部分進(jìn)入回收塔頂部作為回流液，其余去中間罐區(qū)的雜醇油儲(chǔ)罐。

2　存在的問題

2013年11月，粗甲醇中的乙醇及雜醇含量開始上升，精餾產(chǎn)品中的乙醇含量也出現(xiàn)緩慢上升。截至目前，甲醇合成催化劑已進(jìn)入使用中后期，粗甲醇中乙醇含量較高，給精餾裝置產(chǎn)品乙醇的調(diào)整造成較大壓力。該精餾裝置于2015年2月26日開車，3月5日按照設(shè)計(jì)院反饋建議對(duì)精餾裝置實(shí)行了優(yōu)化操作；3月7日對(duì)精餾裝置又采取了降負(fù)荷操作。調(diào)整前、后產(chǎn)品中乙醇含量對(duì)比見表1。

表1　調(diào)整前、后產(chǎn)品中乙醇含量對(duì)比(質(zhì)量分?jǐn)?shù))　　　×10-6

注：100%和75%負(fù)荷下進(jìn)料量分別為80 m3/h和60 m3/h。

3　調(diào)整措施(100%負(fù)荷下)

3.1預(yù)塔

(1) 前期運(yùn)行過(guò)程中，預(yù)塔回流量偏低，此次調(diào)整提高了預(yù)塔回流量，由原先的40～45 m3/h提高至60～65 m3/h。

(2) 前期，為便于回收塔處理，預(yù)后甲醇中水含量控制偏低。此次為提高萃取分離效果，提高了預(yù)后甲醇中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)(由原先的16%～18%提高至19%～22%)，同時(shí)將含有乙醇的氫回收系統(tǒng)的含醇水切出，避免乙醇富集而影響重組分的脫除。

(3) 預(yù)塔塔釜溫度前期控制偏低，此次將其由原先的69.0 ℃提高至69.5～71.0 ℃。

3.2加壓塔、常壓塔

(1) 重組分乙醇主要影響加壓塔、常壓塔的精甲醇產(chǎn)品。前期，加壓塔和常壓塔的壓差控制得偏小，加壓塔產(chǎn)品采出量過(guò)大，導(dǎo)致加壓塔重組分乙醇含量偏高。此次通過(guò)加大加壓塔蒸汽量，提高了加壓塔、常壓塔回流量，控制兩塔平衡采出量。加壓塔和常壓塔調(diào)整前、后工藝參數(shù)見表2。

表2　加壓塔和常壓塔調(diào)整前、后工藝參數(shù)

(2) 在常壓塔前期操作過(guò)程中，為了減輕回收塔負(fù)荷，常壓塔塔釜溫度控制得較高，易導(dǎo)致重組分乙醇上移，此次下調(diào)了常壓塔塔釜溫度，由原先的90～95 ℃降至87～90 ℃。

3.3回收塔

此次調(diào)整，常壓塔塔釜液中甲醇含量較前期偏高。回收塔處于超高負(fù)荷運(yùn)行，為確保廢水合格，此次降低了回收塔塔頂雜醇采出濃度，甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原先的80%～95%降至50%～70%。

4　工藝優(yōu)化調(diào)整總結(jié)

目前，導(dǎo)致精甲醇產(chǎn)品中乙醇含量超標(biāo)的主要原因是由于粗甲醇中乙醇含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)超標(biāo)，現(xiàn)平均值達(dá)到1 100×10-6，超出設(shè)計(jì)指標(biāo)(1 000×10-6)。通過(guò)此次調(diào)整，除粗甲醇品質(zhì)影響產(chǎn)品外，目前對(duì)甲醇產(chǎn)品中乙醇含量的主要影響因素如下。

(1) 在目前工況下，若粗甲醇中的乙醇含量不再上升，精餾裝置在100%負(fù)荷下，精甲醇產(chǎn)品中的乙醇含量難以降至100×10-6以下。若需降低精甲醇產(chǎn)品中乙醇含量，精餾裝置必須降負(fù)荷運(yùn)行。

(2) 預(yù)塔需要穩(wěn)定優(yōu)化操作，塔釜操作溫度、回流量及預(yù)后水分均需嚴(yán)格控制；同時(shí)，不再使用氫回收系統(tǒng)含醇水，以免影響萃取分離，進(jìn)而確保預(yù)處理達(dá)到最佳效果。

(3) 通過(guò)此次調(diào)整優(yōu)化，控制加壓塔、常壓塔塔釜重組分乙醇的上移量，必須提高加壓塔、常壓塔的回流比，從而需要提高加壓塔和常壓塔的操作負(fù)荷。

(4) 加壓塔壓差盡量上提，控制在10 kPa以下；同時(shí)，減少加壓塔甲醇的采出量，將塔釜、塔頂甲醇溫差控制在6.5～8.0 ℃。需增大常壓塔回流比，降低產(chǎn)品中乙醇含量，常壓塔壓差應(yīng)盡量上提，控制在12 kPa以下；同時(shí)，塔釜甲醇含量可適當(dāng)提高，控制其在質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%以下即可。

(5) 氫回收系統(tǒng)含醇水切至粗醇系統(tǒng)后，粗甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降2%，粗甲醇中水含量過(guò)高致使二甲醚裝置生產(chǎn)負(fù)荷下降；同時(shí)，在目前工況下，汽化塔的操作難度加大，塔釜廢水處理易超標(biāo)。

(6) 常壓塔塔釜溫度控制得偏低，當(dāng)塔釜液中的甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%左右時(shí)，回收塔的處理負(fù)荷較大，在保證回收塔廢水合格達(dá)標(biāo)的前提下，此次調(diào)整過(guò)程中出現(xiàn)了常壓塔塔釜長(zhǎng)時(shí)間滿液現(xiàn)象。此次停車前，為了加大回收塔的處理負(fù)荷，經(jīng)生產(chǎn)部同意，不再將二甲醚雜醇油從進(jìn)回收塔提濃切至雜醇油罐。目前，雜醇(甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%左右)采出量為1～2 t/h，此項(xiàng)操作會(huì)使雜醇油濃度下降，進(jìn)而增加雜醇產(chǎn)量。

2015- 09- 01)