某装置甲醇精馏单元的优点与不足
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【摘 要】甲醇是主要的碳一化工原料，应用领域广泛。甲醇的品质取决于甲醇精馏技术，目前国内外已工业化应用较多的甲醇精馏技术基本上为两塔流程和三塔流程，塔型上大多选用浮伐塔。双塔流程又称常压流程，三塔流程又称加压或节能流程，也称双效精馏流程。双效三塔精馏在操作费用和节能上明显优于两塔精馏。本文主要介绍某装置双效四（3+1）塔精馏技术和设备的优点，同时浅谈其不足之处。
1.甲醇精馏定义
精馏是将由挥发份不同的组分组成的混合液在精馏塔中同时多次地进行部分汽化或部分冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程，是一种物理变化过程。甲醇合成单元生成的粗甲醇就是靠这种方法得到合格的精甲醇。
2.双效四（3+1）塔甲醇精馏流程简介
自甲醇合成工段来的粗甲醇先进入粗甲醇贮罐。再经预塔进料泵送至预精馏塔。在进入前，先通过预精馏塔粗甲醇预热器用冷凝液预热。
预精馏塔顶部设置两个冷凝器，一级冷凝器将塔内上升气中的甲醇大部分冷凝后进入预精馏塔回流槽进行回流，一级冷凝器内的不凝气及轻组分、部分未冷凝甲醇蒸汽进入二级冷凝器进一步冷却至40℃左右，将其中的大部分甲醇冷凝后，进入甲醇萃取槽用脱盐水进行萃取，萃取出的甲醇和水自流入预精馏塔回流槽。萃取液溢流入甲醇油贮罐，通过甲醇油输送泵装槽车运走。二级冷凝器内的不凝气则通过压力调节后排至火炬总管燃烧。
3.双效精馏的优点
3.1何为双效精馏
双效精馏就是采用两个主精馏塔，第一主精馏塔是加压蒸馏，由于加压令液体沸点升高，顶部甲醇液化的温度远高于第二主精馏塔的塔釜液体的沸点温度，将其冷凝液的潜热作为第二主精馏塔再沸器的热源，不仅节约了加热蒸汽，也节约了冷却用水，有效的利用了能量。
3.2双效四（3+1）塔精馏技术的优点
双效四（3+1）塔精馏工艺采用的精馏塔塔有：预精馏塔，加压塔，常压塔，汽提塔。各塔的作用不同，消耗蒸汽量也不同。在此就各塔的作用上介绍工艺的优点。
预精馏塔的作用是是除去溶解在粗甲醇中的气体和以二甲醚为主的低沸点杂质等，减少两个主精馏塔的负荷。预精馏塔采用的是萃取精馏，传统的萃取精馏是在塔顶加萃取水，而此装置的萃取水是加在萃取槽中的，这不但减少了甲醇的损失，还使轻质油品和甲醇分离开了，提高了预精馏塔的分离效率，对于预塔在操作中维持适当的负荷，合理的塔内温度分布，正常的塔釜液位和压力都是有利的。再者，当精甲醇的水溶性和高锰酸钾值达不到质量指标时，加萃取水量，能明显提高二者的指标。一般认为加水量为粗甲醇入料量20%，否则会加大动力消耗，降低预精馏塔的生产能力。
加压塔和常压塔是双效精馏的心脏，是核心设备，也是生产精甲醇的主要设备。其作用是将甲醇和以水及乙醇为主的重组充分分离从而得到合格质量产品。加压塔和常压塔物料热量的统一体，加压塔顶蒸汽是常压塔的热源，加压塔底物料还和预精馏塔进入加压塔的物料进行换热，这不但节约了常压塔的蒸汽用量，还减少了加压塔的蒸汽用量。
汽提塔是双效精馏后的一个塔，在前面三个塔负荷较好，上产能力大，分离效果好的情况下，此塔一般不用。虽然此塔的物料流量很少，但作用是不能忽略的。汽提塔作用有三，一是保证主精馏塔的废水合格，减少废水处理车间的操作，提高废水处理车间的生产能力。经分析经过汽提塔作用后两主精馏塔的废水中H2O含量>99.99%。二是提取含在甲醇中的甲醇油，提高精甲醇的纯度。甲醇油还可以卖出去为公司盈利。三是减少甲醇的损失。
3.3双效四（3+1）塔精馏塔结构的优点
双效四（3+1）塔精馏的常压塔和汽提塔采用的是板式和填料的复合塔。填料采用的是丝网波纹填料，它是新发展起来的一种高效填料，具有效率高、生产能力大、能耗低、阻力小、滞留量小、放大效应不明显等优点。采用填料大大减少了精馏塔的高度。采用丝网波纹填料塔提高生产能力在国内精馏装置上已经得到证实，例如上海焦化有限公司采用的是典型的浮阀塔技术，其设计能力是20万t/a，改造为新型高效规整填料塔技术后，其设计能力变为35万t/a，操作弹性为30%～100%[2]。
4.上述精馏单元的不足
（1）缺少尾气吸收系统。根据分析，尾气含量如下表。
表1 精馏放空尾气含量
物质 含量
CH3OH 14.78%
CO2 65.13%
CH3OCH3 4.43%
H2O 0.12%
CH3COCH3 2.47%
由表可以看出甲醇有一定的含量，增加尾气吸收系统，不但可以回收甲醇，减少甲醇的损失，吸收系统的稀醇液还可以作为预精馏塔的萃取剂，减少萃取水的用量，提高资源综合利用。
（2）再沸器用的是管壳换热器。管壳换热器换热效率不好，需要的换热面积大，并且容易内漏。渭化在检修冲洗壳程时，冲洗液中由大量的甲醇味，内漏不利于塔釜的温度和压力的调节。如果使用板式换热器就会好的多。
（3）再沸器冷凝液排放阀没有使用疏水阀。在生产过程中，由于使用的是截止阀，进出冷凝液管道的经常有汽液混合物，管廊上的冷凝液管道经常发生水击。
（4）预精馏塔进料未达到设计的进料状态。虽然再沸器的蒸汽冷凝液得到了回收利用，但是进料状态未到泡点状态，这就加大了精馏过程的蒸汽用量，并且也不利于塔的温度调节。
（5）甲醇合成工段的副产蒸汽是直接进入相对应的蒸汽管网的，而精馏所用的蒸汽出口和甲醇合成副产的蒸汽进口较近。副产蒸汽压力是受甲醇合成工况变化的影响的，副产蒸汽的压力变化会给精馏的调节带来不必要的麻烦。
（6）二甲醚工段和精馏工段的蒸汽冷凝液是进入一个管道的，一个工段的变化会引起令一工段的变化，增加操作次数。
6.结语
甲醇精馏是一个高消耗的工艺，降耗减排是未来化工发展的方向。双效精馏在节能上已经取得良好效果，因此备受精馏厂家喜欢。双效精馏主要有两塔精馏，三塔精馏和四塔（3+1）塔精馏。四塔精馏已经得到了很好的运用，能生产出AAA级的精甲醇。目前精馏系统多用的是板式塔，板式塔没有填料塔的生产能力高，也没有填料塔的分离效率好。未来高效规整填料塔技术运用在甲醇精馏系统中是势在必行的。无论甲醇精馏采用何种工艺和技术，都需要操作人员有较高的技术素质和高水平的操作技能，精馏的产量及产品质量与其是分不开的。