一种提质增产技术在甲醇精馏过程中的应用

徐 贺

(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甲醇精馏装置采用三塔双效工艺流程,由预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔组成,塔内为浮阀塔板。装置设计能力80 kt/a,通过近几年的技术改造,现生产能力达到130 kt/a。甲醇精馏过程中采用低压蒸汽为热源,对预精馏塔和加压精馏塔底部粗甲醇进行加热,使粗甲醇沸腾变为蒸汽返回塔内,而预精馏塔和常压精馏塔顶部甲醇气利用循环水进行冷却,使其冷凝为甲醇液,部分回流至塔内,进而在塔内实现汽液两相多次热量、质量交换,达到精馏目的。但此工艺流程存在塔板效率下降、分离提纯效率较低、产品中乙醇含量较高、常压塔废水中COD高等问题。

为克服现有工艺技术中存在的缺陷,提高装置的分离提纯效果,该公司决定与天津天南同创科技发展有限公司合作,对甲醇精馏工艺流程进行技术改造,采用四塔精馏工艺流程[1]。改造工作于2019年5月完成投用,经过6个月的运行发现,改造后甲醇精馏装置分离效率得到大幅度提高,实现对常压塔废水中甲醇的充分回收,节能效益明显。

1 改造前工艺状况

1.1 工艺流程

该公司130 kt/a甲醇精馏装置以低压蒸汽为热源,在预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔塔内实现汽液两相多次质量、热量交换,达到精馏提纯目的。其中,预精馏塔和加压精馏塔以低压蒸汽为热源,使塔底粗甲醇沸腾变为甲醇蒸气后返回塔内。

常压精馏塔利用双效热耦合技术,以加压塔顶部高温甲醇汽为热源,使其塔底粗甲醇沸腾为蒸汽返回塔内,而加压塔塔顶甲醇汽冷凝为液体后,部分液体由泵打回加压塔顶部,作为加压精馏塔回流液。

用循环水冷却预精馏塔和常压精馏塔顶部甲醇汽,使其冷凝为甲醇液后,由泵将其部分输送至预精馏塔和常压精馏塔顶部,作为回流液,另一部分甲醇液作为产品输送至储槽。

1.2 运行存在的问题

(1)预精馏塔塔顶冷凝器弛放气中甲醇含量高,弛放气直接排放至大气,对周围环境造成污染,同时部分甲醇浪费。

(2)预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔运行近20年,塔板效率只有50%,分离效率低,产品中杂质乙醇含量高,无法满足市场要求。

(3)常压精馏塔底部排放废水COD达到1 000 mg/L,废水中醇含量高,需送至污水厂处理,处理费用高。

2 改造措施

2.1 改造内容

(1)在不凝气冷却器气相出口增加弛放气洗涤塔,用淡甲醇洗涤回收弛放气中的甲醇,进行VOC治理[2],降低预塔弛放气排放浓度。

(2)增加回收精馏塔,将常压精馏塔采出的杂醇及废水进一步分离提纯,回收废水及杂醇中的甲醇,提高装置产能,同时降低废水中COD含量。

(3)将预精馏塔的塔板改为高效规整填料(38.2 m3),填料分布为TNU40型14.2 m3+TNW型23.98 m3。

(4)将加压精馏塔的塔板改为高效规整填料(60.3 m3),填料分布为TNU60型54.7 m3+TUN40型5.63 m3。

(5)将常压精馏塔塔内件改为高效规整填料TNW2型99.2 m3和15层新型导向梯形浮阀塔板的复合精馏塔结构。

(6)回收精馏塔采用高效规整填料TNW型34.4 m3和10层新型导向梯形浮阀塔板的复合精馏塔结构。

2.2 技改流程

改造后流程见图1。

图1 改造后流程(虚线框内为新增部分工艺)

2.3 技术特点

(1)金属波纹板填料及丝网波纹填料比板式塔分离效率更高,每米填料高度相当于4～10块塔板。

(2)新型导向浮阀塔板可实现塔板液层厚度均匀[3],并减少塔板上的无效区,使气液接触更充分,塔板分离效率更高[4]。

(3)新的甲醇工艺流程对预塔弛放气和常压塔甲醇废水进行回收处理,实现区域VOC治理,并回收了原损失的甲醇,提高装置的产能。

(4)增加回收精馏塔后,甲醇精馏装置由三塔精馏改为四塔精馏工艺,与三塔精馏工艺相比,进一步改善了废水水质,废水中甲醇得到有效回收,甲醇收率增加,装置产量增加,蒸汽消耗降低。

3 改造效果

改造前后工艺运行数据对比见表1。

表1 改造前后工艺参数对比

由表1可以看出,甲醇精馏工艺流程经过改造后,预精馏塔弛放气中甲醇含量下降了19.4%;甲醇精馏后废水中COD减少了900 mg/L,装置分离效率大幅度提升,进一步回收废水及排放气中的甲醇,减少产品损失,实现装置清洁生产[5]。

经实际运行证明,在精馏装置生产负荷达到150 t/8 h状况下,吨精甲醇蒸汽单耗由原来的约0.85 t下降至0.77 t,吨甲醇蒸汽用量减少0.08 t;按甲醇精馏装置每年开车8 000 h计算,则年可节约低压蒸汽用量12 000 t。

4 结语

通过此次工艺技术改造,提高了甲醇精馏装置的生产负荷及操作弹性,装置分离效率提升,生产出的精甲醇产品质量符合国家优级标准(乙醇含量≤50 mg/L)。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,达到了节能降耗、清洁生产的目的。