精餾常壓塔產品中乙醇超標原因分析及解決辦法

張洪偉（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

1 企業概況

河南龍宇煤化工有限公司甲醇項目于2008年建成投產，甲醇精餾系統技術工藝是以煤制氣為原料合成粗甲醇，經預精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔分離后得到精甲醇的新節能型三塔工藝流程開發的。設計生產能力50 萬噸/年精甲醇，產品質量符合美國聯邦AA 級標準(O-M-232M)，操作彈性50～125%。生產時間8000小時/年。

2019.8 對常壓塔進行改造：將提餾段填料更換為塔板，設置側線采出口，將乙醇從常壓塔側線采出。改造后裝置運行后發現常壓塔壓差高，產品乙醇含量高。改造后的流程如下圖所示。

2 甲醇精餾工藝流程

粗甲醇經過充分的預熱處理后進入到預精餾塔中，位于塔頂部的氣相將粗甲醇中殘留的溶解氣體和低沸物雜質，而位于塔釜的甲醇經過加壓處理后進一步流入到加壓精餾塔中。在加壓精餾塔中，甲醇氣體依次經過冷凝器和再沸器，回收其中的熱量后變為液體，其中的一部分繼續進行回流，而另一部分則作為產品進入到甲醇貯槽中，然后流入到精餾常壓塔中。常壓塔中抽出一股物料送至汽提塔汽提，塔頂氣相冷凝后，一部分回流至汽提塔，一部分作為產品采出。

圖1 改造后的流程示意圖

3 甲醇精餾裝置運行中存在的問題

在開車初期，隨著甲醇生產負荷的不斷增加，精餾常壓塔裝置逐步加量，當其采出負荷增加到80%時，精餾常壓塔所采出的甲醇中乙醇雜質含量急劇上漲，超出了標準數值，一度超過了200×10-6。乙醇含量超標會對后續的生產工作造成嚴重影響，因此，需要對精餾常壓塔的整個生產過程進行系統全面的分析研究，并采取有針對性的改善措施。

4 精餾常壓塔產品中乙醇含量的影響因素

4.1 甲醇合成反應的工藝條件

甲醇合成系統操作條件對于甲醇的生產質量和產量具有非常重要的影響，甲醇合成主副反應的特點相似，一是反應后體積縮小，二是可逆反應，整個合成過程始終處于一種平衡狀態，三是放熱反應。當合成塔入口處氣體組份中的碳氫比、系統壓力以及CH4等惰性氣體含量控制不合理，就會導致副反應的發生，從而使粗醇中乙醇等副反應產物含量增加，當其超過精餾粗醇進料中的乙醇含量設計值時，會造成甲醇產品中的雜質乙醇含量增加，嚴重影響甲醇的純度。

4.2 精餾常壓塔側線采出位置不合適

對于甲醇精餾系統而言，為了能夠進一步提高甲醇的提取率，確保甲醇產品的采出質量符合要求，在精餾常壓塔設計相應的側線采出，主要采出其中的乙醇和異丙醇等高級醇，將甲醇中的雜質含量控制在合理的范圍內。由于粗甲醇中的成分在生產過程中發生變化，為了能夠滿足不同生產負荷條件下的操作要求，需要將側線采出設置在不同位置的塔板上。通過大量的生產實踐證明，側線采出的位置和采出量會對甲醇的生產質量產生非常重要的影響。當精餾常壓塔的負荷發生較大的波動，如果沒有及時對側線采出位置和采出量進行有針對性的調整，就會造成甲醇中的雜質含量過高，進而影響甲醇生產工作的順利開展。

4.3 精餾系統操作條件和工藝指標控制不當

在甲醇精餾系統的設計過程中，需要結合粗甲醇成分和含量的變化情況，對精餾常壓塔的進料和采出進行科學合理的設計，并且還要隨著精餾塔負荷的變化，對進料和采出位置進行實時的調整，進而為甲醇的生產質量提供可靠保障，若此時調節不及時就會導致雜質乙醇的含量過高。同時，在實際的生產過程中，回流比的調整幅度不宜過大，當回流比超過正常范圍后，會造成精餾常壓塔的汽、液負荷增加，當其超過精餾塔允許的工作彈性后，塔盤中的汽液平衡就會被打破，進而造成液泛問題，最終導致甲醇中的乙醇含量過高。

5 精餾常壓塔產品中乙醇超標的改善措施

本次開車正常后精餾負荷80%，產品各項指標合格；停車前負荷80%產品乙醇不合格，乙醇含量為1500ppm 左右，兩工況進行對比：

常壓塔檢修前和檢修后運行情況，常壓塔回流調節閥檢修前和檢修后開度相差為0.5個開度，回流量相差2M3/H，變化基本上不大;精餾段壓差明顯比以前下降很多（PI15553-PI15506為精餾段壓差），壓差為22KPa；壓差為5KPa；塔盤段壓差比檢修前有所上漲；塔中段溫度比檢修前整體低3℃，塔底溫度保持未變，塔釜組分檢修前為甲醇7%左右，檢修后為甲醇1%，說明塔釜組份甲醇有所下降；塔側采采出前后變化不大，目前側采乙醇含量為1.5%左右，離設計要求20%有很大差距。

通過本次常壓塔運行情況，結合檢修處理問題來看，常壓塔前段時間存在以下問題：

（1）常壓塔精餾段壓差高，主要是第二和三段填料下放收集器脫落，脫落的收集器大部分掉入新技改的塔盤兩側溢流堰槽內，阻擋了液體下流，使第18塊塔盤積液，造成淹塔；

（2）大修時常壓塔內部改造，塔內碳鋼部件長時間與空氣接觸，產生大量銹渣，這些銹渣會附著在填料表面造成填料堵塞塔壓差上漲；

（3）大量的收集器脫落可能會導致，下降混合液體不能被收集到收集槽內通過分布器有效的分布，降低了塔內甲醇組分不能有效的分離，造成產品乙醇含量高；

（4）大量的銹渣堵塞分布器下液孔，是分布器失去作用，造成混合液分離效果差，導致產品乙醇含量高。

目前常壓塔操作要點：

（1）在產品各項指標合格情況下，盡量減小回流；

（2）塔釜溫度控制98度以上，降低塔釜液中甲醇含量；

（3）開車時或者加減負荷時蒸汽調整不宜過快，過大的氣速會沖壞收集器；

（4）PI15506 壓力控制2kpa，防止壓力波動過大影響分離效果；

（5）停車時保證常壓塔為正壓，嚴禁出現負壓。

6 結語

總而言之，精餾常壓塔作為甲醇生產的關鍵設備，其對于甲醇的生產質量具有十分重要的影響。通過對甲醇的精餾工藝流程和乙醇含量的影響因素進行比較深入的分析研究，針對乙醇超標問題提出了具有一定針對性的改善措施，有助于將乙醇含量控制在科學合理的范圍內，為甲醇生產的順利進行提供可靠保障。