摘要:预塔、加压塔及常压塔塔底再沸器型式均为卧式设计,因塔底热负荷较大,如仍采用传统的立式热虹吸式,则再沸器本身尺寸较大,同时对塔的安装高度有更高要求。预塔、常压塔塔顶换热引入空冷器,节省大量循环水,同时空冷器风机的电机一半为变频控制,可根据工况及气温变化及时调整塔顶冷量,调节方便。
关键词:预塔;甲醇精馏;工艺组分
1 工艺流程方面
预塔塔底新增一台凝液再沸器,利用加压塔再沸器来S15凝液热量,节省了预塔S5蒸汽用量,降低装置蒸汽消耗。装置外送凝液方式改为凝液泵外送,与过去靠凝液压力外送不同,装置内凝液罐降低操作压力,SC15、SC05同进凝液罐,一块外送,解决过去不同压力等级蒸汽凝液因压力温度不同,管线振动。常压塔底废水新增去汽提塔流程,降低常压塔塔底操作难度,同时进一步回收常压塔底废水中甲醇,提高甲醇提取率。预塔放空气回收至甲醇合成蒸汽过热炉作为燃料气,过去直接去火炬,现流程作为燃料气回收热量。
2 装置开车及运行可能遇见问题
开车初期因新建装置原因,可能采出产品色度不合格,需要较长的时间进行循环冲洗,前期热洗时间需适当延长。空冷器冷却效果受气温影响较大,夏季高温天气下冷却效果较差;且运行时间长后翅片管内积灰,影响换热效果,需要定期冲洗。新装置负荷大,在加减负荷以及出现异常情况进行工艺调整时需要更长的时间来响应和调整。主塔塔径较大,塔内件型式为板式塔,运行过程中存在塔盘吹翻风险,前期已对常压塔下9层进行了专业加固,操作过程中应严格控制系统负荷调整及塔釜蒸汽量调整速度。
本公司甲醇精馏系统采用四塔双效精馏流程,即预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔、汽提塔。该流程的优点为加压塔塔顶甲醇蒸汽为常压塔塔釜提供热源,与经典的双塔流程相比,该流程大大降低了甲醇精馏的能耗;同时结合天津大学开发的优越的塔内件。使得与原落后的双塔流程与内件的甲醇精馏相比,无论在产品的等级、甲醇收率、生产能耗以及残液的达标排放都有很大改观。
3 预精馏塔的利用(脱除轻组分、烃类物质)
3.1 预精馏塔轻组分的脱除:粗醇内的轻组分主要影响甲醇的水溶性,其中轻组分主要包括:(1)醚类物质的脱除:脱除醚类的方式是控制预精馏塔放空温度,其中醚类物质比较多的是二甲醚、甲乙醚,醚类物质的化学性质不活泼,并且二甲醚的沸点为-23.7℃,甲乙醚的沸点为10.8℃(常压下),它们在常温下为气体能够溶解于粗甲醇内,因而醚类的脱除只要严格控制预塔二级冷凝器的放空温度边可以实现,同时如CO2、CO、H2、N2以及少量的CH4、O2等同样得到脱除,但仍需要控制预精馏塔放空温度≤45℃,因为要减少甲醇的浪费;(2)胺类物质的脱除:在老合成氨系统联产甲醇生产中原料气中有微量氨,因而在粗醇中会含有合成的胺类物质,如一甲胺(沸点-6.3℃)、二甲胺(沸点6.9℃)、三甲胺(沸点2.8℃),这些物质常温下均为气态,在粗甲醇中此类物质以盐类((CH3NH2)2HCO3-)或(CH3-NH3)OH的形式存在,因此胺类物质的脱除需要将化合态的形式转化成游离态,通过放空送火炬焚烧,转化方式为向预精馏塔内加入Na0H。
因此说加入氢氧化钠的目的不单单是中和酸性物质防止酸腐蚀,脱除粗醇中的胺类物质也是重要的一方面,但不能加入过多,过多一方面会造成消耗增加,同时Na0H还可能与C17以上的脂肪类物质发生皂化反应;
3.2 烃类物质的脱除:采取加入萃取水(DW与稀醇),在甲醇生产中会生成一些烷烃类和高级醇类等物质,这些物质在常温下与甲醇能够互溶,但是难溶或不溶于水,这类物质各自的沸点都很高,照理在预精馏塔内不能够脱除,但是C5-C10的一些烷烃物质与甲醇能够形成共沸物,这些物质的沸点接近甲醇的沸点,主要集中在预精馏塔的塔顶,最终经过冷凝聚集在预精馏塔的回流液内,如果这些物质不在预精馏塔回流液中脱除,势必造成预精馏塔底部杂质的含量增加,最终进入加压精馏塔、常压精馏塔,如还不能够脱除便影响到甲醇质量,所以我们选择脱盐水作为萃取剂,甲醇溶解于水,而油状杂质不溶于水并与甲醇与水的混合物分层,通过在甲醇解析器与预精馏塔回流槽连续或间断的进行甲醇油的采出,用于消除这些杂质的积累
其实加脱盐水的目的还有一个,就是有助于在加压塔、常压塔内形成温度梯度(可以从物料平衡内观察)
由此可见,预精馏塔的作用主要是控制游离酸碱脱除还原性物质以及其它轻组分;
4 主塔的利用
我们一般把加压精馏塔与常压精馏塔叫做主塔,正常的操作就是维持整个系统处于平衡状态,主要是物料平衡和热量平衡。物料平衡包括两方面:(1)维持系统进料与采出以及系统产生废料的平衡;(2)操作上保持各塔、回流槽的液位维持稳定;热量平衡便是蒸汽量与生产负荷相对应,蒸汽量变化便会伴随着系统负荷或者回流量变化。
为了防止杂质的积累,尤其像乙醇等沸点与甲醇接近但稍高于甲醇沸点的物质在系统的积累,对常压精馏塔做侧线采出,用泵打入汽提塔进一步精馏,提高常压精馏塔甲醇质量并回收汽提塔甲醇的同时,采出异丁基油。
4.1 关于乙醇的脱除:乙醇是甲醇产品中的一个重要指标。在美国联邦标准AA级甲醇的要求其质量分数不高于0.001%,在我公司的实际生产中,当塔顶水分含量达到0.08%时,加压塔、常压塔的甲醇质量水溶性已不合格,无需再做其他成分。甲醇的水分一般控制在0.01-0.03%之间很难改变。获得合格的乙醇含量与水分关系不大,只能采取更有效地途径来降低乙醇含量,以符合工序生产的需要。因此我们必须从常压塔的侧线采出入手,常压塔的侧采出是沸点介于水与甲醇之间的物质,也可能有乙醇与水的共沸物,我们从汽提塔的采出甲醇分析得出,汽提塔采出甲醇中乙醇中含量为0.4-1%之间。所以减少汽提塔采出甲醇量。加大汽提塔异丁基油采出量,便能实现甲醇质量的升级。减少采出量的手段是汽提塔采出改为粗甲醇槽,异丁基油专门采出至异丁基油储槽,这样的操作使得甲醇产品的乙醇含量大大降低。同时我们还可以根据后工序的生产需要,及时有效的调整乙醇含量。
4.2 游离酸碱的调节:上面提到通过加碱的方式控制游离酸管化合态的酸酐变为游离态而挥发掉。但生产中碱度经常会高,我们系统在常压塔回流槽与放空管线之间设置串联管线,可以略开常压塔回流放空来吸收一部分来自放空气体中的CO2来中和游离碱,但这种方法不能经常使用和长时间使用,否则会影响甲醇的水溶性。
5 结束语
影响甲醇质量的因素很多,在平时的正常生产过程中要加强监控,注重经验与数据的积累,对出现的异常情况要多方面考虑,尤其结合分析化验数据,找出问题所在,寻找解决问题最好的方法。
参考文献:
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