高效集成膜分离技术在甲醇分离器内件结构中的应用

薛 菲

（山西焦化股份有限公司，山西 临汾 031600）

高效集成膜分离技术在甲醇分离器内件结构中的应用

薛 菲

（山西焦化股份有限公司，山西 临汾 031600）

山西焦化集团有限公司24万吨甲醇合成生产装置采用国际先进的低压铜催化剂甲醇合成法，工艺技术成熟，产品收率高，能耗低，质量品级优良，是一套技术含量及自动化程度均较高的化工生产装置。该项目以焦炉煤气及造气产水煤气为原料，生产高附加值的符合国家优等品标准产品精甲醇，同时副产杂醇油、高低压蒸汽。甲醇分离器是甲醇合成生产过程的重要设备之一，主要用来对冷却后的含有甲醇的气液混合物进行分离，将其中的甲醇尽可能地回收形成粗甲醇产品，其分离效果的好坏直接影响甲醇产品的产率，并对联合压缩机的安全稳定运行与合成塔内合成反应效率的高低产生直接影响，提高甲醇分离器的运行效果，将对整个系统的安全稳定及提产降耗高效运行产生积极作用。

甲醇分离器；高效集成膜分离技术

山西焦化集团有限公司24万吨甲醇生产装置自2008年6月份建成投产，经过两年的生产运行，发现甲醇分离器后循环气中醇含量一直高于设计指标（≤0.6%），有时高达1%以上，影响合成系统甲醇产率以及合成塔的反应效率与联合压缩机的运行安全。为此我们对甲醇分离技术进行研究，进一步提高循环气中醇的回收率，降低甲醇损失，优化合成反应效率，确保联合压缩机安全运行。

二、甲醇分离器改造

1 在甲醇分离器原本体上进行改进。为了尽可能利用原有装置，减少投资费用与时间，项目组一开始就定下基调，保持甲醇分离器本体结构尺寸不变，只对其内件结构进行优化。原设计内件仅为200mm厚丝网对甲醇水冷器后气液混合物进行简单分离，为提高分离效果，需在原甲醇分离器内部有限空间内研究更为合理高效的分离技术与方法，要求新分离内件占用空间少，好安装，同时还得保证分离效果。经过对国内分离技术的发展进行研究对比，近年发展迅速的高效膜分离做为本次内件升级技术的首选，为使得膜分离技术能在甲醇分离器内更好地发挥分离作用，膜分离单元前部加上简单传统的机械分离单元，即能减少膜分离单元的工作压力，又能保证在有限的空间内良好的分离效率。

2 对甲醇分离器内件进行改造。采用新型材料高效纤维，经过合理设计，实现了甲醇常规机械分离过程和微滤膜、超滤膜分离过程的组合，降低气相中的甲醇（包括油、水等杂质）含量，提高装置收率，达到节能、降耗、增产、增效的目的。本技术在不增加装置动力及其它能耗的基础上可将合成入塔气中甲醇含量从0.7%～1.2%降至0.3%～0.6%。

3 内件的安装方式与方法。将现有甲醇分离器内仅有的200MM除沫丝网去除，重新安装一套集成膜分离装置（含旋流内件，微滤膜和超滤膜等），使工艺气中的醇在低温、低速、多级、高精度条件下得到高效分离。本技术方案在充分考虑介质的密度、表面张力、粘度、各项杂质的临界含量、膜滤芯的综合特性等因素，经过详细计算确定，方案选用有自清洁功能的膜滤芯，通过设计气流扰动等措施实现长周期运行。

4 内件优化后甲醇分离器压差不增加。每个微滤膜滤芯的设计阻力降为0.003MPa，多组膜滤芯并连设置阻力降仍为0.003MPa，离心阻力降为小于0.008MPa，单元全套内件初始阻力降小于0.011MPa。改进之后压差没有增大，当前运行中甲醇分离器压差为≤15kPa，工艺指标控制范围≤50kPa。

三、改造后甲醇分离器分离效果

自2012年12月份该项目实施完成以来，甲醇分离器后循环气中醇含量指标由原来的0.7%～1.2%表中的平均值下降到了0.3%～0.6%同样，甲醇产率较前期大为提高，生产系统至今一直保持安全稳定运行。

1 高效集成膜甲醇分离器设计保证值。设计条件：（1）入口压力：6.0MPa （g）；（2）温度：40℃；（3）流量：43.73×104Nm3/h；（4）出合成塔气体中甲醇含量：～4.56%（Vol%）。保证值：（1）分离器出口气体中醇含量：≤0.61%（Vol%）；（2）阻力降：初期压降≤0.015MPa。

2 实际生产中操作值。条件：（1）分离器入口压力：～5.4MPa；（2）温度：35℃；（3）流量：34.00×104Nm3/h；（4）出合成塔气体中甲醇含量：～4.96% （Vol%）。实际操作值：（1）阻力降：初期压降＜0.015MPa。（2）分离器出口气体中醇含量：～0.416%（Vol%--现场数据加权平均值）。通过近半年的运行可以看出：选用这种分离器后，分离器出口气中甲醇含量的实测分析值为0.416%（Vol%），远低于设计保证值≤0.60% （Vol%），分离并回收循环气夹带醇雾的99.99%，使入塔气中甲醇含量大幅下降，在不增加能耗的基础上增产5%～10%。由于甲醇的分离彻底，相当于提高了甲醇合成效率，即反应热增多，合成塔催化剂热点温度下降，从而可延长催化剂的使用寿命（既提高催化剂的使用效率），降低生产成本；另外又对循环机起到保护作用。在原料气能保证供给的工况下，与使用传统的分离器相比，该技术真正体现了节能、增产、降耗的效果。当焦炉气能满足供应，设备达到满负荷、连续生产时，各项参数达到设计值，分离效果会更显著。

四、环保效益、经济效益分析

1 节能效益。通过半年多的运行，可以看出：运用这种内件后，分离器出口气中甲醇含量的实测值为0.2%～0.6%，低于设计保证值≤0.6%，这样使入塔气中甲醇含量大幅下降。在原料气能保证供给的工况下，和普通甲醇分离器相比，合成部分能力可提高5%～10%，真正体现了该内件的节能、增产、降耗的效果。

2 经济效益。按年正常生产时间8000小时计，仅考虑驰放气损失的甲醇量全部回收，成果实施后每年可创造经济效益：13000×0.5%÷22.4×32×8000×2000=14 8.57万元。

结语

高效集成膜分离器结构上保留传统醇分的优点，结合新技术、新材料可给企业带来显著的经济效益，在系统操作条件不变的情况下明显增加液醇回收量，降低入塔醇含量，增加醇产量。这项少投入，高产出的新技术不但可广泛应用于醇分离器，还适用于油分离器、乙烯压缩段中间分离器、油田气凝析油回收等许多行业，相信随着这项技术的推广应用，会创造出更大的经济效益和社会效益。

[1]王乐意.高效甲醇分离器开发成功[J].中国化工报，2007（12）.

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