一种节能技术在甲醇精馏过程中的应用

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(浙江晋巨化工有限公司，浙江 衢州 324004)

浙江晋巨化工有限公司(以下简称晋巨化工)甲醇精馏装置采用三塔双效工艺流程，甲醇精馏过程中需利用低压蒸汽对预精馏塔和加压精馏塔底部粗甲醇进行加热，使粗甲醇液部分变为气体返回塔内，而预精馏塔和常压精馏塔顶部甲醇气需利用循环水进行冷却，使其冷凝为甲醇液部分回流至塔内，进而在塔内实现气液两相多次热量、质量的交换，达到精馏效果。甲醇精馏过程主要能耗为蒸汽消耗，蒸汽加热完预精馏塔、加压精馏塔底部粗甲醇后变为蒸汽冷凝液，蒸汽冷凝液利用压差输送至低压甲醇工段合成岗位——除氧器，作为除氧水用于甲醇合成塔锅炉补水。此工艺流程存在蒸汽冷凝液热能及常压塔甲醇气汽化潜热没有得到充分回收利用、热量损失较大的问题。

为克服现有工艺技术的缺陷，充分利用甲醇精馏过程中自身产生的热能，晋巨化工决定对甲醇精馏工艺流程进行技术改造，对精馏过程中自身产生的热能进行合理分配、梯级利用，改造工作于2016年5月完成并投用，经过6个月的运行，发现改造后甲醇精馏装置的热能综合利用率得到大幅提高，实现了对热能的充分回收，蒸汽消耗大大降低，节能效益明显。

1 改造前工艺状况

1.1 工艺流程

晋巨化工13万t/a甲醇精馏装置以粗甲醇为原料、低压蒸汽为热源，在预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔塔内，实现气液两相多次热量、质量交换，从而达到精馏提纯效果。其中，预精馏塔和加压精馏塔以低压蒸汽为热源，使塔底粗甲醇液部分变为气体上升返回塔内，而低压蒸汽变为冷凝液后，利用压差输送至低压甲醇装置合成工序除氧器中，作为除氧水用于甲醇合成塔锅炉补水。

常压精馏塔利用双效热耦合技术，以加压塔顶部的高温甲醇气为热源，使常压精馏塔底的粗甲醇液部分变为气体返回塔内，而加压塔塔顶甲醇气冷凝为液体后，部分液体由泵输送至加压塔顶部，作为加压精馏塔回流液。

预精馏塔和常压精馏塔顶部产生的甲醇气需利用循环水进行间接冷却，使其冷凝为甲醇液后，由泵将甲醇液输送至预精馏塔顶部，和部分液体返回至常压精馏塔顶部，作为在塔内进行气液两相多次热量、质量交换的回流液。

1.2 存在的问题

(1)预精馏塔粗甲醇入料温度较低，约为50℃，进料状况为冷液进料，进而造成预精馏塔提馏段内上升的甲醇气部分被冷凝，致使预塔精馏段上升的甲醇气量减少，增加了预精馏塔底部动力消耗及预精馏塔蒸汽用量。

(2)用于加热加压精馏塔底部液体的低压蒸汽冷凝后，冷凝液温度较高，约为128～130℃，而甲醇合成塔所需补充水温度为105℃，将加压塔冷凝液作为合成塔补充水，存在部分热能损失的现象。

(3)常压精馏塔顶部甲醇气需使用大量循环水进行间接冷却，甲醇气的冷凝热未得到回收利用，热量损失严重。

2 改造措施

2.1 改造内容

(1)在粗甲醇预热器前新增加1台一级粗醇预热器，以常压精馏塔塔顶甲醇气作为热源，用于加热预精馏塔粗甲醇入料，回收常压精馏塔塔顶甲醇气的冷凝热，从而将粗甲醇入料温度由原50℃提高至69℃，改变预精馏塔粗甲醇进料状况，大大减少预精馏塔蒸汽用量，改造后部分流程见图1。

图1 改造后部分流程注：原有设备用虚线框表示，新增设备用蓝色实线框表示。

(2)在预精馏塔再沸器底部新增加1台预塔热回收器，以加压塔再沸器蒸汽冷凝液作为热源，用于预加热预精馏塔底部粗甲醇，冷凝液温度由125℃降至105℃后送至低压甲醇装置合成工序除氧器，合理回收部分蒸汽冷凝液热能，进一步减少预精馏塔再沸器蒸汽用量，改造后部分流程见图2。

图2 改造后部分流程注：原有设备用虚线框表示，新增设备用蓝色实线框表示。

2.2 设备参数

设备参数见表1。

表1 设备参数

3 改造效果

改造前后工艺运行数据的对比见表2。

表2 改造前后工艺参数的对比

由表2可知，甲醇精馏工艺流程经过改造后，预精馏塔粗甲醇入料温度提高了19℃，入料温度大幅度提高；加压塔蒸汽冷凝液温度降低了20℃，减少了加压塔蒸汽冷凝液热能损失，甲醇精馏过程中自身产生的热能得到充分回收，精馏装置热能综合利用率得到大幅度提高。

经实际运行表明，在精馏装置生产负荷为125t/8h的状况下，吨精甲醇蒸汽单耗由原来的约0.95t下降至0.89t，吨甲醇蒸汽用量减少0.06t；按甲醇精馏装置开车300d/a计算，则可节约低压蒸汽用量6 750t/a。

4 结语

通过此次工艺技术改造，甲醇精馏装置热能综合利用率得到显著提高，大幅降低了甲醇精馏装置的蒸汽消耗。目前，该工艺流程已实现长周期、平稳运行，取得较好的经济效益，达到节能降耗目的，对高能耗的精馏行业有一个较好的借鉴意义。