甲醇精制的三种流程.docx

甲醇精制的三种流程（双塔、高质量三塔精馏、节能型三塔精馏）一、普通双塔流程：精甲醇中的乙醇含量多少，与粗甲醇中的乙醇含量有关;粗甲醇中乙醇的含量又与合成条件有关，如压力、温度、[wiki]催化剂[/wiki]使用前后期、合成气组份和原料结构等等。低压法(包括轻油为原料用铜系催化剂的高压法)制得的粗甲醇中含乙醇100~ 1000ppm ,而以煤为原料的中压法(联醇)和高压法(亦用铜催化剂)制得的粗甲醇中含乙醇的量可高达400~2000ppm。所以精甲醇中的乙醇含量差距也较大，一般为 100~600ppm ,有时可能高达1000ppm。这是因为双塔精馏系统，在采出产品的主蒸馏塔塔釜几乎全部为水，乙醇的挥发度又与甲醇比较接近，因而乙醇不可能在塔釜中浓缩，从而有部份乙醇随着甲醇升向塔顶，粗甲醇中相当数量的乙醇转移至精甲醇中。据国内甲醇生产经验，利用双塔常压精馏方法，也可将精甲醇中乙醇的含量降至100ppm，满足了甲醇特殊用途的需要。但根据蒸馏原理和流程特点，在操作中应采取如下措施。（1)在预蒸馏塔中脱除轻组份时，结合流程特点，严格控制塔顶回流系统的冷凝温度，尽可能脱除部份乙醇。（2)提高主蒸馏塔[wiki]回流比[/wiki]，将[wiki]沸点[/wiki]高于甲醇的乙醇组份大部份压至塔的下部，使其浓集于入料口附近或接近塔釜的提馏段内，以提高塔顶精甲醇的纯度。（3)据乙醇浓集的部位，一般为入料口上下，乙醇可达数千ppm，适当采出部份液体，以排除乙醇，否则，当塔内组份达到平衡以后，乙醇仍然逐板上升进入塔顶产品中去。显然，以上通过增大回流比和采出乙醇(其中大部份为甲醇，需再蒸馏予以回收)的办法，是以增加粗甲醇精馏的能耗来换取低乙醇含量的精甲醇产品的。当粗甲醇中乙醇含量较低时，提高回流比的同时，只需少量采出乙醇，即可使精甲醇中乙醇含量降至50ppm左右，且一次蒸馏甲醇收率在95%以上，这样的工况，每吨精甲醇精馏的能耗约为6MkJ。如果粗甲醇中乙醇含量较高时，则不仅要增大回流比，而且要增大乙醇的采出量，方可使乙醇含量降至50~100ppm，如此一次蒸馏的甲醇回收率仅80%左右，采出物再回收甲醇(二次蒸馏)又需要增加能耗，因此每吨精甲醇精馏的能耗高达6.8MkJ。显然，从节能降耗和提高产品质量两个方面同时对粗甲醇精馏过程提出要求，双塔常压精馏有其局限性，难以解决这一对矛盾。二、高质量三塔精馏工艺如果单从降低精甲醇中乙醇含量，甚至将精甲醇的纯度提至99. 95%，国外早对粗甲醇精馏工艺作了改进，如美国专利所报道的三塔制取高纯度甲醇流程。这里对工艺流程不作详细叙述。该流程的特点是，三塔基本等压操作，由第三精馏塔采出产品。关键是由塔2分离水分，保持塔2顶部馏出物(塔3入料)含水量要少，以降低塔3釜液的含水量，一般10%左右，要求小于50%。由于塔3釜液中含水量甚少，大部份为甲醇，使得乙醇和残留的高沸点杂质得以浓缩，只需塔底少量采出即达到排除乙醇的目的。如此制得精甲醇中乙醇含量可l0ppm，且一次蒸馏甲醇收率可达95%左右。显然，上述流程弥补了双塔常压精馏之不足，实质上即将主精馏塔采出产品移至第三精馏塔，这无疑增加了精馏过程的热负荷，所以单位产品能耗亦较高，也没有解决好节能和优质的矛盾。此流程可很好地产出符合美国AA标准的高质量甲醇。三、节能型三塔流程另一种粗甲醇精馏三塔流程与前述三塔流程不同的是第一精馏塔(加压)和第二精馏塔(常压)均采出产品，约各占一半。该流程具有如下特点。（1)节能在粗甲醇精馏系统，一般流程都考虑废热的回收利用，如采用蒸汽冷凝水或残液等来加热粗甲醇。这里主要指多效利用热源蒸汽的[wiki]潜热[/wiki]，如将原双塔流程的主精馏塔一分为二，第一塔(塔2)加压操作(约0. 6MPa),第二塔(塔3)为常压操作，则塔2由于加压操作顶部气相甲醇的液化温度约为1230C,远高于常压塔塔釜液体(主要为水)的沸点温度，其冷凝潜热可作为塔3再沸器的热源。这一过程称为双效法，较双塔流程(单效法)可节约热能40写左右，一般在正常操作条件下，比较理想的能耗为每精制1吨精甲醇消耗热能3MkJ，(折蒸汽约1吨)左右。自然，双效法三塔流程投资较多，以年产10万吨精甲醇规模计算，双塔单效法投资为100，则三塔双效法为113;但由于能耗下降前者的操作费用为100，后者仅为64。显然，三塔双效法效益显著，随着粗甲醇精馏规模的增大效益更加明显。(2)降低精甲醇中乙醇含量双效法三塔粗甲醇精馏工艺不仅节约热能，而且可制得低乙醇含量的优质精甲醇。由于塔2进料多，采出产品占进料的50%左右，故塔釜甲醇浓度很高，含水量却较低，据国内操作经验一般含水10写左右。这样的操作条件，有利于塔2内乙醇下移直至浓缩在塔釜内，避免其上升，因而加压