【文章內(nèi)容簡介】 ，還節(jié)省冷卻水，達到節(jié)能的目的。 [6] 7 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 圖 甲醇精餾工藝的三塔流程 （ 4） 四塔流程描述 四塔流程（見圖 ）包含預(yù)精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔和甲醇回收塔。粗甲醇經(jīng)換熱后進入預(yù)精餾塔，脫除輕組分后 (主要為不凝氣、二甲醚等 )，塔底甲醇及高沸點組分加壓后進入加壓精餾塔；加壓精餾塔頂?shù)臍庀噙M入冷凝蒸發(fā)器，利用加壓精餾塔和常壓精餾塔塔頂、塔底的溫差，為常壓塔塔底提供熱源，同時對加壓塔塔頂氣相冷凝。冷凝后的精甲醇進入回流罐，一部分作為加壓塔回流，一部分作為精甲醇產(chǎn)品出裝置；加壓塔塔底的甲醇、高沸組分、水等進入常壓塔，常壓塔頂餾出精甲醇產(chǎn)品，在進料板下方設(shè)置側(cè)線抽出，抽出物主要為甲醇、水和高沸點組分，進入甲回收塔再回收 甲醇，塔底廢水進入生化系統(tǒng)處理；回收塔設(shè)有側(cè)線抽出，主要抽出物為高沸點醇類，以保證回收塔塔頂精甲醇質(zhì)量和塔底廢水中總醇含量要求，塔底廢水送生化處理。 8 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 圖 甲醇精餾工藝的四塔流程 影響精餾操作的因素與調(diào)節(jié) （ 1）進料狀態(tài) [7] 精餾塔的進料 (含水甲醇 ):當進料狀況發(fā)生變化 (回流比、塔頂精餾產(chǎn)物的組成固定 )時，這直接影響到提餾段回流量的改變，進料板的位置也隨著改變，將引起理論板數(shù)和精餾段、提餾段塔板數(shù)分配的改變 。對于固定進料狀況的精餾塔來說，進料狀況的改變，將會影響到產(chǎn)品質(zhì)量及損失情況的改變。 （ 2）回流比 回流比對精餾塔操作影響很大，直接關(guān)系著塔內(nèi)各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。最終反映在塔的分離效率上，是重要的操作參數(shù)之一。 一般情況下，選取適宜回流比為最小回流比的 ～ 2倍。 兩塔甲醇精餾甲醇主精餾塔的回流比為 ～ 。其調(diào)節(jié)的依據(jù)是根據(jù)塔 9 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 的負荷和精甲醇的質(zhì)量。當塔的熱負荷較低時，可以取較低的回流比比較經(jīng)濟，為保 證精甲醇的質(zhì)量，精餾段靈敏板的溫度可以控制的略低 。反之，則增大回流比，在照顧精甲醇質(zhì)量的同時，為保持塔釜溫度，靈敏板溫度可控制略高。對粗甲醇精餾，回流比過大或過小，都會影響精餾操作的經(jīng)濟性和精甲醇的質(zhì)量，一般在正常生產(chǎn)條件受到破壞或產(chǎn)品不合格時，才調(diào)節(jié)回流比 。調(diào)節(jié)后盡可能保持塔釜的加熱量穩(wěn)定，使回流比穩(wěn)定。在調(diào)節(jié)回流的同時，要注意板式塔的操作特點，防止液泛和嚴重漏液，都將會造成塔內(nèi)操作溫度的混亂。 當改變回流比時，由于操作的變動，必然會引起塔內(nèi)每層板上濃度 (組成 )和溫度的改變，影響甲醇的質(zhì)量和甲醇的收率， 必須通過調(diào)節(jié)，控制塔內(nèi)適宜的溫度，達到新的平衡，在粗甲醇含量和產(chǎn)量確定的條件下，甲醇精餾系統(tǒng)正確的設(shè)計十分關(guān)鍵。 （ 3）進料量和組成 甲醇精餾塔進科量和組成改變時，都會破壞塔內(nèi)物料平衡和氣液平衡，引起塔溫的波動，如不及時調(diào)節(jié)，將會導致精甲醇的質(zhì)量不合格或者增加甲醇的損失。隨著進料量的調(diào)節(jié)，各層塔板上的氣液組成重新分配，可以控制一定的靈敏板溫度與之相適應(yīng)。 粗甲醇的組成一般是比較穩(wěn)定的，只是在合成催化劑使用的前后期隨著反應(yīng)溫度的升高而變化較大。但是預(yù)精餾后的含水甲醇中，甲醇濃度總會有些小幅度波動。不論是 其中甲醇濃度增加或降低，都會造成塔內(nèi)物料不平衡，形成輕組分下降或重組分上升，引起塔釜溫度降低或塔項溫度升高，加大了甲醇損失或降低了精甲醇的質(zhì)量。這時，在回流比仍屬適宜的情況下，只需對精甲醇的采出量稍作調(diào)節(jié)，就可達到塔溫穩(wěn)定，物料和氣液又趨平衡 。如果粗甲醇的組分變化較大時，則需適當改變其進料板的位置，或是改變回流比，才保證粗甲醇的分離效率。當合成催化劑后期生產(chǎn)的粗甲醇進行蒸餾時，有時為確保精甲醇的質(zhì)量，以保證精餾塔進料位置降低，同時適當加大回流比。 10 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 如前所 述，對粗甲醇精餾塔的操作概念，可以概括如下 :在穩(wěn)定塔壓的前提下，采用在較高蒸汽速度 (負荷 )下操作，既提高傳質(zhì)效果又最經(jīng)濟 。選擇適宜的回流比，降低能量消耗 。一般在進料穩(wěn)定和變化緩慢的情況下，通過經(jīng)常性小量調(diào)節(jié)精甲醇和重組分的采出量，以保持塔溫的合理分布和穩(wěn)定，維持好塔內(nèi)三個平衡，使產(chǎn)品甲醇達到質(zhì)量指標，同時回收副產(chǎn)品──重組分，并盡最大可能降低殘液中有機物的含量。 11 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 第二章 甲醇精餾工段物料衡算 甲醇精餾原理 甲醇精餾的目的，是實現(xiàn)甲醇與水 及有機物等雜質(zhì)的分離，生產(chǎn)出合格的精甲醇產(chǎn)品。本課題研究四塔甲醇精餾工段工藝， ,包括預(yù)精餾塔、加壓塔、常壓塔以及回收塔。粗甲醇經(jīng)換熱后進入預(yù)精餾塔 ,脫除輕組分后 ,塔底甲醇及高沸點組分通過泵提壓后送入加壓塔 ,加壓塔頂部出來的氣體進入常壓塔再沸器換熱后 ,再以回流的方式全部返回加壓塔 ,從加壓塔塔頂?shù)?2塊填料位置采出產(chǎn)品 ,加壓塔塔釜液送入常壓塔 ,常壓塔塔頂餾出精甲醇產(chǎn)品 ,塔釜液送入汽提塔處理 ,常壓塔提餾段側(cè)線采出雜醇油送往回收塔處理 ,回收塔塔釜液與來自常壓塔塔釜液一并送往汽提塔處理。 預(yù)精餾塔的作用 預(yù)塔精餾的主要作用是脫除粗甲醇中的低沸點雜質(zhì)和可與甲醇形成共沸物的雜質(zhì)，它們一般由二氧化碳、醚類、胺類、烴類、酯類、醛酮類物質(zhì)組成。二氧化碳、醚類、胺類等低沸物可隨不凝氣一起放空。 對預(yù)塔的作用國內(nèi)外有不同的看法 ,主要有兩種觀點 :一種認為預(yù)塔對保證甲醇的質(zhì)量有重要作用 ,國外大都持這種觀點 ,它們的預(yù)塔比較高。國內(nèi)亦有不少廠家的預(yù)塔較高 ,如大慶、吉林、蘭州、太原等化肥廠 ,以及 80 年代末、 90 年代初投建的小聯(lián)醇廠 。另一種觀點認為銅基觸媒的選擇性好 ,粗甲醇中雜質(zhì)少 ,預(yù)塔高度不必太高 ,甚至將預(yù)塔冷凝器直接垂直安放 在塔頂 ,回流量沒有計量 ,早期的小聯(lián)醇就是這樣 [14]。 12 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 加堿對甲醇精餾的改善 利用 NaOH處理在精餾過程中難以分離的雜質(zhì)，例如粗甲醇中的酸類、酯類等，使其生成較容易被脫出的鹽。粗甲醇中含有的有機酸，對設(shè)備，管道腐蝕厲害，經(jīng)過堿的中和作用，減輕了腐蝕，延長了設(shè)備、管道的使用壽命。例如羧酸與 NaOH反應(yīng)生成羧酸鈉： RCOOH + NaOH →RCOONa+H2 O 還調(diào)節(jié)了粗甲醇的 pH值。 在堿存在下，酯發(fā)生皂化反應(yīng)，生成羧酸鹽： RCOOR’ +NaOH → RCOONa + R ’ OH 羧酸鈉溶于水，易于分離。加堿處理使得一些難分離的雜質(zhì)，在預(yù)精餾塔分解 [15]。 萃取精餾在甲醇精餾中的應(yīng)用 粗甲醇中的一些烴類、酯類雜質(zhì)，它們常溫下與甲醇混溶，但不溶或難溶于水。這些醇溶性雜質(zhì)對精甲醇水溶性特別敏感，只要甲醇中殘存幾十 g/m3 ，其水溶液就會混濁，達不到精甲醇水溶性的要求。又因為雜質(zhì)密度與甲醇密度差距較大，雜質(zhì)多時也容易造成精甲醇密度指標不合格。這類物質(zhì)的沸點較高，且易與甲醇形成低于甲醇沸點的共沸物，主要集中在預(yù)塔塔頂而 大量進入二級冷凝器回流液。這類物質(zhì)如不在回流液中脫除，就會造成預(yù)塔塔釜出料雜質(zhì)多，影響精甲醇的質(zhì)量。脫除這些雜質(zhì)的方法主要是利用其不溶于水的特性 。在預(yù)塔加入萃取水可提高醛、酮類物質(zhì)的相對揮發(fā)度，從而使其從塔頂采出。 [16] 13 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 加壓塔的節(jié)能效應(yīng) 三塔與四塔甲醇精餾系統(tǒng)充分利用自身熱量的回收利用，一是常壓精餾塔再沸器采用加壓精餾塔塔頂甲醇蒸汽來加熱常壓精餾塔釜液，二是精甲醇預(yù)熱器采用加壓精餾塔采出的精醇預(yù)熱粗醇，因此蒸汽消耗低，隨之冷卻水 用量大大減少。據(jù)測算，每噸精甲醇蒸汽消耗約為～ ，與板式塔工藝全部依靠外來低壓蒸汽提供熱能相比，甲醇消耗要低 ～ [17]。 回流比的選擇 回流比對精餾塔操作影響很大，直接關(guān)系著培內(nèi)各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。一般情況下，選取適宜回流比為最小回比的 ～ 2倍。 兩塔甲醇精餾甲醇主精餾塔的回流比為 ～ 。其調(diào)節(jié)的依據(jù)是根據(jù)塔的負荷和精甲醇的質(zhì)量。為保持四塔精餾系統(tǒng)的穩(wěn)定操作、降低能耗并減少投資，應(yīng)選取：加壓塔回流比R1≥，常壓塔回流比 R2≥2；兩塔負荷比 Q1/Q2： － ；并在保持穩(wěn)定生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上， R1， R2選取得盡量小。 四塔精餾工段工藝的物料衡算 甲醇精餾工段物料衡算任務(wù) 已知： 原料是粗甲醇，成分及含量如下 表