精甲醇及MTO级甲醇精馏工艺技术分析

2020-06-02周鹏刚兖矿国宏化工有限责任公司山东济宁273512

化工管理 2020年8期

周鹏刚（兖矿国宏化工有限责任公司，山东济宁 273512）

目前，粗甲醇提纯技术主要以双塔以及三塔双效精馏工艺为主，过去，甲醇精馏工艺以锌铬作为催化剂，在30Mpa的压力下精制甲醇。工艺流程包括中和、脱醚、预精馏脱除轻组分等杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分，最后得到精甲醇。其中粗甲醇中的杂质组分包括醇、醚、酯、胺等40多种，重组分约占甲醇总质量的4%-5%，而轻组分约占甲醇总质量的1%，利用精馏工艺能够将杂质组分有效分离。与此同时，精甲醇的精馏工艺也为MTO（甲醇制烯烃）产业提供了重要的技术支持。

1 双塔精馏工艺流程

双塔精馏工艺采用的装置包括预精馏塔以及精馏塔，主要工艺流程是：将粗甲醇注入粗醇贮槽当中，由粗甲醇泵提压并经流量计控制送入粗甲醇预热器，预热温度控制在60—90℃之间，然后经过粗甲醇过滤器对其进行过滤，从预精馏塔的进料口进入到预精馏当中，同时，利用5%—8%的NaOH溶液从碱液扬液器由转子流量计计量后加入粗醇预热器前充分混合，而冷凝水从冷凝水泵送入预精馏塔液受槽当中作为萃取剂。预精馏塔底部的再沸器对粗甲醇物料进行间接加热，直至物料气化[1]。

当预精馏塔顶部释放出来的甲醇蒸汽混合物在冷凝器的冷凝作用下，其中一部分冷凝为液体进入到预精馏塔液受槽，并与受槽内的冷凝水相混合，上部轻馏分油不定期排至分油罐，下部的液体经回流泵提压后作为回流液，其余未被冷凝的醚类等低沸点气体经过液封槽水封、放空管、阻火器排入大气当中，最后在主精馏塔的上部出口处采出精甲醇，而塔底的残液则由薄膜调节阀控制排放，传送至甲醇残液罐当中，并结合相关的环保标准对废液进行统一处理。

在精甲醇生产过程中，将生成大量的甲酸、乙酸等酸性物质，因此，加入适量NaOH碱溶液的主要目的是起到中和酸性物质的作用，使PH 值始终保持在7—9之间，这样，能够有效避免碱液腐蚀精馏设备，以延长精馏装置的使用寿命，双塔精馏工艺流程图如图1所示。

图1：双塔甲醇精馏工艺流程图

2 三塔双效甲醇精馏工艺流程

三塔双效甲醇精馏工艺的主要装置包括预精馏塔、加压塔、常压塔组成的精馏系统。主要工艺流程是：首先将粗甲醇注入粗甲醇贮槽当中，利用动力泵将粗甲醇引入粗甲醇预热器，当蒸汽冷凝液的温度提升至60℃左右时进入到脱醚塔，脱醚塔下部的再沸器的压力值为0.5Mpa，温度在80℃左右，塔顶温度用回流液控制在70℃左右，而脱醚塔冷凝器的排气温度应当控制在55℃以下。对于粗甲醇的PH值控制类似于双塔精馏工艺，也是利用加入碱性物质以中和粗甲醇当中酸性物质，以降低酸性物质对精馏设备的腐蚀率，此外，为了增加轻组分物质与甲醇的沸点差，一般将预后粗甲醇的比重控制在0.86—0.88之间。

当液体从脱醚塔的冷凝器进入到脱醚塔的回流槽以后，在回流泵的作用下，打入脱醚塔内作为回流，从排气冷凝器冷凝下来的低沸点液体经过除杂工序后注入贮槽，进而在加压塔的顶部得到精甲醇产品，与此同时，当塔底物料进入到常压塔后，在塔底形成的甲醇往往含有大量的废水，而三塔精馏工艺中的常压塔以恰恰以加压塔的塔顶蒸汽作为热源，这样，能够达到节能降耗的目的，三塔双效精馏工艺流程如图2所示。

3 双塔精馏工艺与三塔双效精馏工艺的比对分析

虽然双塔与三塔精馏工艺都能够满足生产精甲醇的要求，但是二者生产工艺流程上面存在较大的差异，主要体现在能量消耗以及成本投入方面。对于三塔精馏工艺流程来说，在制备精甲醇过程中，无需利用外界供热来提供热量，这就大幅降低了热能损耗，而在甲醇产量相同的情况下，三塔工艺流程用到的冷却水量与蒸汽量远远小于双塔工艺流程的用水与用汽量。在精馏过程中，往往需要对乙醇进行有效分离，但是双塔与三塔工艺流程相比，分离乙醇的能力相对较弱[2]。此外，从经济指标方面分析，双塔精馏工艺投资小、装置简单、建设周期短，而三塔精馏工艺的投入成本较高，装置结构较为复杂，安装过程较为繁琐。

图2：三塔双效甲醇精馏工艺流程图

4 MTO级甲醇精馏工艺流程

甲醇制烯烃作为生产低碳烯烃的关键技术，MTO反应对甲醇中的金属尤其是碱金属的含量提出了较高要求，其质量分数应当小于等于0.1≤10-6，如果金属的含量较高，极易引起MTO催化剂中毒，而给烯烃收率造成严重的负面影响。因此，需要对粗甲醇采取精馏工艺，主要工艺流程是：利用三个串联的多效蒸发器，对金属杂质进行压缩，以实现排污脱杂的目的。当粗甲醇进入到稳定塔以后，能够快速脱除粗甲醇中的残留气体以及少量低沸物，借助于稳定塔中的回流冷凝器，大部分的粗甲醇在冷凝器当中冷凝，然后进入到稳定塔的回流罐当中，此时，未被冷凝的气体则送出界区。一级蒸发器由低压蒸汽提供热量，产生的甲醇蒸汽先行进入到二级蒸发器，最后再通过三个蒸发器的共同作用，甲醇蒸汽被冷却到40℃左右，将其送入MTO工段作为主原料。