淺析甲醇精餾技術應用和節能減排磁翻板液位計的設計

 

    一、工藝流程與設備簡介

    1、流程

    粗甲醇由進料泵進入預熱裝置，待粗甲醇溫度達65℃時使其進入預塔，預塔塔釜粗甲醇一部分經預塔再沸器加熱后返回塔釜，一部分經磁翻板液位計進料泵增壓后進入加壓精餾塔繼續精餾，預塔再沸器的能力要滿足一定的回流比。從預塔塔底出來脫除輕組分后的粗甲醇，溫度為76℃，壓力為0．04MPa，經磁翻板液位計進料泵加壓，磁翻板液位計進料換熱器換熱，自第三段填料層下方進入磁翻板液位計的下部。溫度為118℃的磁翻板液位計頂甲醇蒸汽作為常壓塔再沸器的熱源，換熱冷凝后的精甲醇進入磁翻板液位計回流槽，一部分液體經磁翻板液位計精甲醇冷卻器冷卻送至精甲醇計量槽，另一部分液體經磁翻板液位計回流液冷卻器冷卻，再經磁翻板液位計回流泵10P0回流至磁翻板液位計塔頂。磁翻板液位計回流槽內不凝氣經常壓塔冷凝冷卻器進一步冷凝冷卻后，通過常壓塔放空。磁翻板液位計釜液一部分經磁翻板液位計再沸器加熱后送回塔釜，一部分在磁翻板液位計換熱器換熱至80℃后，自第三段填料層下方進入常壓精餾塔下部。常壓塔頂甲醇蒸汽經常壓塔冷凝冷卻器后，冷凝液進入常壓塔回流槽，經常壓塔回流泵加壓后一部分液體作為精甲醇送至甲醇計量槽，產品經分析合格后，通過精甲醇泵送入到成品罐區。另一部分作為回流液送至常壓塔塔頂。不凝氣體從回流槽頂放空，以控制常壓塔的壓力。常壓塔的塔釜液一部分經常壓塔再沸器加熱后返回塔釜，一部分經回收塔進料泵加壓后，進入甲醇回收塔的上部。流程圖如圖1。

 

    2、設備

    預精餾塔安裝三段高效填料，其中精餾段有一段填料，提餾段有二段填料。塔總高約28米，塔徑2．9米，主要由如下部件構成:塔外殼;第一填料層:高3．5米TJW2型高效填料，填料上下端各加0．3/0．2米TJH25型板波紋填料;第二填料層:高6．2米TJH35型高效填料;第三填料層:高5．4米TJH35型高效填料;液體分布器:新型全連通槽式液體分布器;液體再分布器:槽盤式液體分布器;汽體分布管等。

 

    圖1 1.為預塔;2.為磁翻板液位計;3.為常壓塔加壓精餾塔是一裝填四段高效填料的塔式設備，其中精餾段有三段填料，提餾段有一段填料。塔總高約40米，塔徑3米，主要由如下部件構成:塔外殼;第一填料層:高7．2米TJH35型高效填料;第二填料層:高7．2米TJH35型高效填料;第三填料層:高7．2米TJH35型高效填料;第四填料層:高4米TJH25型高效填料;液體分布器:新型全連通槽式液體分布器;液體再分布器:槽盤式液體分布器;汽體分布管等。

 

    常壓精餾塔是一裝填五段高效填料的塔式設備，其中精餾段有三段填料，提餾段有二段填料。塔總高約43．5米，塔徑3．8米，主要由如下部件構成:塔外殼;第一填料層:高4．8米TJW2型高效填料，填料上下端各加0．4/0．5米TJH25型板波紋填料;第二填料層:高4．8米TJW2型高效填料，填料上下端各加0．4/0．5米TJH25型板波紋填料;第三填料層:高4．8米TJW2型高效填料，填料上下端各加0．4/0．5米TJH25型板波紋填料;第四填料層:高5米TJW2型高效填料;第五填料層:高4．9米TJW2型高效填料;液體分布器:新型全連通槽式液體分布器;液體再分布器:新型全連通槽式液體分布器;汽體分布管等。

    回收塔內共安裝兩段填料和10塊浮閥塔板，其中精餾段有一段填料，提餾段有10層塔板和一段填料。塔總高約25m，塔徑1．3米，主要由如下部件構成:塔外殼;第一填料層:3．2米TJW1型高效填料和0．5米TJH25型板波紋填料;第二填料層:5．8米TJW1型高效填料和0．5米TJH25型板波紋填料;塔板:10層TF3型導向梯形浮閥塔盤;液體分布器:新型全連通槽式液體分布器;液體再分布器:新型全連通槽式液體分布器;汽體分布管等。

    洗滌塔是在洗滌器T15506內進行的，器內安裝一段高效填料，塔總高約13．5m，塔徑上下分別為0．6米/0．8米，主要由如下部件構成:塔外殼;填料層:高4．8米TJH3型高效填料;液體分布器:新型全連通槽盤式液體分布器;汽體分布管;尾氣入口等。

 

    二、五塔系統的節能措施

    此系統有一個重要的節能特點:首先利用磁翻板液位計塔頂甲醇蒸汽熱作為常壓塔塔釜再沸器的熱源;其次利用磁翻板液位計塔釜的甲醇液來預熱磁翻板液位計進料;然后利用磁翻板液位計、常壓塔再沸器的蒸汽冷凝液作為預塔再沸器的熱源;zui后預塔再沸器的冷凝液作為預塔進料預熱器的熱源。

    精餾過程的核心是回流，重中之重是降低能耗。磁翻板液位計塔頂蒸氣可以用作常壓塔再沸器的加熱蒸氣，可選用較小回流比，采用高效能換熱器以降低傳熱溫差。同時利用電腦精確地控制調節過程，以減小操作寬度，使調節過程在zui低能耗下開展。甲醇蒸汽在磁翻板液位計頂走出后，是為常壓塔提供熱能的，一部分進入回流，另一部分采出進入中間罐區，這樣可以為常壓塔減輕生產負荷。常壓塔中，乙醇和甲醇沸點比較接近，兩者的一些性質又比較相似，這就使兩者很容易形成共沸物，很難隔離。從而為確保精甲醇的質量，采用從常壓塔中部和下部的雜醇區進行高雜醇濃度溶液的采出，從而使頂部溶液雜醇含量得到降低，制備出高品質的精甲醇。

 

    三、五塔系統的減排措施

    通過優化設計，選出zui合適的進料及采出位置，使甲醇產品純度達到99．9%以上，雜醇中的甲醇含量得到了zui大限度地降低，一般在0．1%～0．2%之間(傳統浮閥精餾塔雜醇中的甲醇含量為0．5%～1．0%)，這不僅保證了甲醇的高得率，而且使雜醇和廢水的處理及污染得到了有效控制。

    在生產中，通常需要加入堿來降低精甲醇的酸值。在磁翻板液位計操作時，堿中的CO2溶入磁翻板液位計的精醇中，會使精醇的酸值增高，這就會形成越加堿酸值越高的現象。通過反復實驗及優選，得到了zui佳加堿量，將pH值調整到7左右，不僅可以節省堿的用量，還可以使產品質量得到提高，從而產品優級品率達到100%。精餾塔塔頂溫度是決定甲醇產品質量的重要條件，我們現在一般控制在101℃左右，常壓塔控制在64－67℃。在磁翻板液位計和常壓塔的塔頂壓力穩定的情況下，如果塔頂溫度又上升趨勢，說明塔頂中的重組分含量升高，就會使KMnO4值超標。這時需要判明是工藝原因還是設備冷凝器泄漏原因。工藝原因多數是由于塔內重組分增加，則應調節蒸汽量和回流量，如是回流比小就應該加大蒸汽量，提高回流比，經過分析產品數據如不合格，就要減少或暫停采出，等待塔頂溫度恢復正常后再采出，以保證精甲醇質量合格。泄露原因多數由于塔外水分從回流被帶到塔頂，則應該及時消除泄漏點。

 

    四、系統現階段存在的問題和解決辦法

    1、預塔中的輕組份因回流量太小，系統內積量較多，沿著塔板逐漸到達塔釜，使得一些酸性物資與堿液沒有完全反應。這樣就會被帶到后游的設備，使得精甲醇的酸度及KMnO4時間都無法達到優級品級。所以就應該加大蒸汽用量和回流量，使磁翻板液位計采出的精甲醇酸度降到9PPm以下，KMnO4時間＞50分鐘。

    2、從主觀因素來講，常壓塔與磁翻板液位計相比，具有塔徑大，塔體高的特點;從汽液相平衡，物料平衡和熱量平衡來講，處理的負荷相比較，磁翻板液位計大才是合理的。因此，我們便增大了磁翻板液位計的回流量，以提高磁翻板液位計的產品質量，使精甲醇的含水量在0．001～0．009%之間，另外常壓塔再沸器為管殼虹吸式換熱器，之后我們又圍繞常壓塔再沸器進行改善。氣相精甲醇走換熱器殼程，醇水走管程。再沸器殼程的出口管設計含有400mm的液封，這使得其出口阻力較大及殼程液位較高，造成了有效換熱面積的下降。基于此，我們在大修期間進行了此管線的改造，對液封進行了清除，使得產品的品質得到了明顯的提升。

    3、在此同時，我們還察覺常壓塔液位計上的法蘭取樣點偏低。因此，我們將常壓塔液位由50%～60%提升至60%～80%。通過以上的改造與調整，使我們的操作得到了很好的改善常壓塔釜溫度提到了93℃以上，zui高到95℃。使得能夠穩定地控制常壓塔底所排廢水，且排放指標均低于甲醇含量≤0．1%的原設計指標，也能使得常壓塔頂的壓力穩定維持在3～8Kpa。經過以上調整及改造，廢水帶走的甲醇減少，一年就可以節約兩百多萬，再算上高品質甲醇帶來的差價，一年預計可增加幾百萬收入。另外，還可以減輕對環境的污染以及對職工身體健康的危害，帶來的環保效益也是巨大的。