年产 20万吨甲醇精馏段工艺设计

古启隆

(焦作市金结化工机械有限公司,河南,焦作,454000)

年产 20万吨甲醇精馏段工艺设计

古启隆

(焦作市金结化工机械有限公司,河南,焦作,454000)

甲醇精馏装置是甲醇生产的重要后处理工序,本文简述了 200kt/a甲醇精馏工序三塔精馏原理和工艺流程,对甲醇精馏的操作要点和经验进行了总结。

甲醇精馏;加压塔;常压塔;三塔精馏

1 物料衡算

1.1 计算的基础数据 本次设计针对国内用焦炭半水煤气在生产原料,以铜基为催化物高压合成粗甲醇,粗甲醇中主要组分含量见表1[1]。

表1 粗甲醇各组分含量(wt)

1.2 计算基准 本次设计工段设备精甲醇产量为 200kt/a,则粗甲醇需求量为:以年工作日 320天计,则精甲醇每小时产量为:则每小时所需粗甲醇为:

1.3 物料衡算 (以小时计) 粗甲醇:27881.87kg/hr,预塔进料中各组分含量如表2。

表2 预塔进料中各组分含量

2 碱液

在甲醇精馏过程中,加入浓度为 5%的碱液,加入量约为入料量的0.5%,用以分解有机胺类,使其象醚类杂质一样在预塔内脱除,同时还可中和甲醛、甲酸等还原性杂质,以防止设备、管线腐蚀。据统计,在触媒使用同期,适当加碱可使洗塔间隔时间延长约 1个月,是粗醇精馏生产必不可少的操手段之一。但加入碱量过多,不仅浪费碱液,而且增加消耗,甚至会引起皂化反应,起泡造成泛塔事故,影响产品质量[2]。碱液加入量为:27881.87×0.5%=139.409 kg/hr

3 软水

预后甲醇比重维持在0.84～0.87。粗甲醇中含有部分C5～C10的烷烃类杂质,易与甲醇形成共沸物,其沸点低于或接近于甲醇沸点,不溶于水,而甲醇与水可以任意比例混溶。在预塔顶和油分中加入软水或稀醇水 (约为入料量的20% 进行萃取,既可提高预塔底沸腾温度,又可经油分溢流口将烷烃类杂质采出[3]。软水的加入量为:粗甲醇小时量×20%-补入碱液带水量 =27881.87×20%-139.409×95%=5443.935kg/hr

4 初馏物

初馏物量 =预塔进料 ×3%=27881.87×3%=836.4561028kg/hr以上数据基本守恒,全塔物料总量守恒,理论上符合设计要求。

4.1 主精馏塔物料衡算 主精馏塔入料、出料主要组成及流量如表3。

表3 主精馏塔主要物料平衡表(kg/hr)

其中:残液中甲醇含量为 1%,则设残液量为 X,存在方程:7137.759+6.970+76.243+7.347+X×1%=X

可得残液量,X=7301.332kg/hr;采出甲醇量为:26878.123-73.013=26805.109kg/hr。以上数据基本守恒,全塔物料总量守恒,理论上符合设计要求。

4.2 常压塔物料衡算 常压塔入料、出料组成及流量如表4。以上对所设计三塔精馏工艺工段进行了物料衡算,所得结果符合设计需要。

表4 常压塔物料平衡表(kg/hr)

结论:本着中国国情,本文选择了双效三塔精馏为重复设计对象,并规定规模为年产 20万吨,通过分别对三个精馏塔进行的物料衡算与热量衡算,积累了许多理论数据,并以这些理论数据为基础对双效三塔精馏工艺中的重要部件预精馏塔进行了塔形设计,具体塔形如下:塔板数,48块、塔径,2m、板间距,300mm、塔板上浮阀数,50块。通过核算证明了此设计的在生产中的可行性。

[1]张子锋,张凡军.甲醇生产技术[M].北京:化学工业出版社,2008:163-171

[2]冯云琦,李天云.甲醇生产操作问答[M].北京:化学工业出版社,2008:133-141

[3]Lelkes Z,Lang P.Batch extractive distillation:the processand the operational policies[J].New York:Chemical Engineering Science,1998,53(7):1331-1348

TQ351.27+4

B

1003-3467(2010)10-0054-01