甲醇精馏的研究进展与应用

曹会敏范智勇 张国民 刘永强

（河南煤业化工集团鹤煤化工分公司)

甲醇精馏的研究进展与应用

曹会敏*范智勇 张国民 刘永强

（河南煤业化工集团鹤煤化工分公司)

甲醇精馏是多个简单蒸馏的组合，是甲醇生产装置的重要工序，其技术的好坏直接关系到精甲醇的质量。对近几年来国内甲醇精馏技术的研究与应用进行了回顾和总结。

甲醇精馏工艺流程粗甲醇精甲醇精馏塔回收塔

0 前言

甲醇作为一种重要的有机化工原料，其下游产品越来越多。随着甲醇衍生物及其下游产品的迅速发展和甲醇燃料的推广应用，甲醇需求量将越来越大，因此提高甲醇产品质量和降低生产消耗就越来越引起人们的关注。甲醇精馏是甲醇生产过程最重要的一步，其技术的好坏直接关系到精甲醇的质量。

我公司（河南煤业化工集团鹤煤化工分公司）正在筹建的年产60万t甲醇项目采用天津市天大北洋化工设备有限公司提供的三塔甲醇精馏+回收塔技术。本文对近几年来国内甲醇精馏技术的研究与应用进行了回顾和总结，期望能对我公司的甲醇项目建设具有一定的参考作用。

1 甲醇精馏工艺原理及优点

1.1 工艺原理

甲醇精馏是利用粗甲醇中各组分挥发度不同，将水加入待分离的混合液中，利用多次部分汽化和多次部分冷凝的方法，达到完全分离各组分、获得精甲醇的目的。

1.2 工艺优点

该工艺主要具有下述优点：减少甲醇在精馏过程中的损耗；减少外排量，提高甲醇的收率和产品质量；生产能力大，利用再沸器热源节省蒸汽。

2 甲醇精馏技术的研究与应用

近年来，由于催化剂、粗甲醇合成条件以及制取原料气的改进，粗甲醇的精馏过程相应有较大的变更。最早用于对以锌铬催化剂合成的粗甲醇进行精制，采用的是传统的粗甲醇精馏工艺流程，目前工业上已不复采用。20世纪60年代后期，由于锌铬催化剂的改进，铜系催化剂又开始用于甲醇的合成，大大改善了粗甲醇的质量，因此粗甲醇精馏工艺也得到简化和改进[1]。目前，在工业上，甲醇精馏工艺主要分为双塔精馏工艺、三塔精馏工艺和3+1塔精馏工艺。

2.1 双塔和三塔精馏工艺的应用

双塔精馏是利用较高压力的塔顶蒸汽作为相邻压力较低的精馏塔再沸器的热源，而较低压力精馏塔的再沸器即为较高压力精馏塔的冷凝器。对于小规模甲醇装置，该工艺是比较合理的，但根据目前市场的需求以及能耗和投资等因素的考虑，大、中型甲醇装置多采用三塔精馏工艺。

2004年王永全[2]论述了甲醇精馏技术双塔和三塔精馏工艺，并对双塔和三塔精馏技术的经济性进行了比较。指出甲醇精馏三塔工艺技术可以为企业大幅度降低甲醇生产成本、提高产品质量，具有显著的经济效益和社会效益。黄洁等[3]对甲醇三塔双效精馏设计中的问题进行了讨论，特别是对常规双塔精馏和三塔双效精馏两种工艺流程进行了模拟计算和比较。2005年汤海琦[4]对50 kt/a双塔甲醇精馏设计进行了总结，该设计具有下述优点：合理利用旧设备，优化工艺，新旧系统互相利用，可节约投资，提高生产能力，对残液进行回收减少了环境污染。2006年高波等[5]介绍了对双塔甲醇精馏装置扩产改造的方案，指出存在的问题，提出解决方法，并对扩产改造后装置的运行情况进行了分析和总结。

2007年赵西坤等[6]应用三塔精馏技术提高了甲醇质量，采用双效节能技术降低了生产成本，提升了企业的竞争能力。同时通过加强科学、合理的整体优化控制和管理，使整个生产系统的安全长周期运行得到保证，这是稳产、高产的关键。2009年张蔚[7]又对甲醇精馏的原理、工艺、设备进行了评述，并对双塔精馏工艺和三塔精馏工艺的产品质量、能源消耗、建设投资以及生产规模进行了对比分析。师少杰等[8]介绍了30万t/a甲醇精馏装置的工艺流程设计和设备配置，分析了装置实际生产运行工艺数据，总结了该装置工艺技术的特点。师少杰等[9]还简述了100 kt/a甲醇精馏系统的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。实际应用证明，三塔精馏具有节能降耗、产品质量高的优点，产品甲醇质量同时符合国家标准（GB 338—2004）优级品要求和美国联邦O-M-232K的AA级标准。

2.23 +1塔精馏的应用

采用三塔精馏+回收塔的工艺流程，主要是在预塔中去除粗甲醇中溶解的气体以及轻组分(如二甲醚、甲酸甲酯)，在加压塔和常压塔中去除水以及重组分，从而获得高纯度的优质甲醇产品，同时侧线采出杂醇油。增设回收塔是为了减少废水中的甲醇含量，进一步回收甲醇，提高产率。2010年陈迎春[10]介绍了甲醇精馏的主要任务以及甲醇精馏工艺流程的选择和发展，详细介绍了节能型3+1塔的精馏工艺流程及其特点，并对甲醇精馏技术的控制要点和节能降耗进行了工艺分析。指出在甲醇生产中，根据产品的要求来选择合理的工艺技术和流程，就能够满足生产要求和节省投资，既有利于控制甲醇产品的质量，也有利于节能降耗。目前，虽然对3+1塔精馏技术的应用研究还不多，但随着对精甲醇需求的增加和质量要求的提高以及环保要求的提高，3+1塔甲醇精馏工艺的应用必将越来越广泛。

3 3+1塔精馏技术的应用

我公司采用的三塔精馏+回收塔流程，预塔采用的是填料塔，加压塔、常压塔和回收塔采用的是填料、塔盘混装塔，其中加压塔13块塔盘、常压塔22块塔盘、回收塔26块塔盘。杂醇油侧线采出。我公司的3+1塔精馏技术在兄弟单位原有的精馏技术基础上做了进一步的改进。原来回收塔进料是由常压塔塔底经过回收塔进料泵直接送到回收塔中间塔盘，而我公司则采取下述方法：从常压塔第10块、第14块、第18块塔盘采出的含醇液送至缓冲槽，经回收塔进料泵加压后送至回收塔；回收塔塔顶的甲醇蒸气经冷凝进入回流槽，再经过回流泵加压后，一部分作为回流液，另一部分作为精甲醇送至计量槽；塔底采出的废水与常压塔塔底采出的废水汇合一起送污水装置，回收塔第11块、第15块、第19块、第23块塔盘采出的杂醇油送至杂醇油罐。采取这种方法，不仅使回收塔的进料得以稳定，而且采出的杂醇油产品质量得到提高，甲醇的回收率也得到提高。尽管目前我们公司还处于筹建阶段，但在工艺设计方面做了很大的改进，期望由此使我公司甲醇产品质量有很大的提高。

4 结语

综上所述，三塔精馏+回收塔工艺操作简便灵活，生产能力大，能耗低，外排量少。该工艺将越来越广泛地应用于工业生产。我公司正在筹建的年产60万t甲醇项目也采用该3+1塔精馏技术。近几年来学者们对该工艺的研究以及在实际应用中获得的经验，为我公司甲醇项目的建设提供了一定的理论依据，也为我公司2012年装置的试车提供了技术指导。我公司在兄弟单位实践的基础上对该技术做了进一步改进，期望所做的改进能使甲醇产品质量有很大的提高。

[1] 朱炳辰.甲醇工学[M].北京:化学工业出版社,1991:270-278.

[2] 王永全.甲醇精馏技术简述[J].化肥设计，2004,42(2)：22-24.

[3] 黄洁,高燕如,唐伯国，等.甲醇三塔双效精馏的讨论[J].中氮肥，2004(3)：12-15.

[4] 汤海琦.50 kt/a甲醇精馏装置设计运行总结[J].山西化工，2005,25(3)：66-67.

[5] 高波,徐海婴,李汉东.甲醇精馏装置扩产改造及运行总结[J].大氮肥，2006，29(1)：10-12.

[6] 赵西坤,柳永兵,张新凤.三塔精馏的优化运行和总结[J].化肥工业，2007,34(6)：28-32.

[7] 张蔚.甲醇精馏技术浅析[J].山西化工，2009,29(1)：52-54.

[8] 师少杰,崔文科.30万t/a甲醇精馏装置工艺技术选择与设备配置[J].化肥设计，2009，47(2)：19-22.

[9] 师少杰,崔文科.100 kt/a甲醇精馏系统运行特点分析[J].化肥工业，2009，36(2)：52-54.

[10] 陈迎春.3+1塔甲醇精馏的流程特点与工艺分析[J].广州化工，2010,38(11)：200-201.

Research Progress and Application of Methanol Distillation

Cao Huimin Fan Zhiyong Zhang Guomin Liu Yongqiang

Methanol distillation is a combination of multiple simple distillations,it is an important process of methanol production unit,and its technology is directly related to the quality of fine methanol.In this paper,the research and application of domestic methanol rectification technology in recent years are summarized and reviewed.

Methanol distillation;Process;Crude methanol;Fine methanol;Distillation column;Recovery tower

TQ 021.4

*曹会敏，女，1982年生，硕士研究生。鹤壁市，458000。

2012-02-12）