淺談甲醇精餾能耗分析及優(yōu)化

楊濤 周力

(北京藍圖工程設計有限公司武漢分公司，北京 430079)

目前合成氨聯(lián)醇工藝在大中型氮肥生產工藝中占有一席之地，是氮肥生產廠家普遍采用的一種工藝路線，具有可以適當調節(jié)氨醇比例、降低凈化工序能耗、生產副產品甲醇等優(yōu)點。其中得到的粗甲醇往往需要甲醇精餾來提高甲醇品質，獲取更大的經(jīng)濟效益。

在甲醇精餾工序中，除去靜設備以及運轉設備等固定投資外，其綜合能耗往往決定著精甲醇的生產成本，是非常重要的經(jīng)濟指標。本文將著重在這方面做出分析，以6萬噸粗甲醇處理能力的甲醇精餾裝置為例，分析各項能量消耗數(shù)據(jù)及在不同生產負荷下的消耗情況，以作為生產參考。

1.6 萬噸甲醇精餾物料衡算

根據(jù)甲醇合成的一般工藝參數(shù)，粗甲醇濃度約為85%(mol%)，該工藝過程中粗甲醇進入予塔第15塊塔板(從塔頂數(shù))，另外本流程將有堿液物料進入予塔。本文采用PROII化工工藝計算軟件，根據(jù)實際操作中的甲醇精餾參數(shù)進行設計計算，通過調整回流比和出料參數(shù)，確定6萬噸物料流程如圖1所示。

圖1 甲醇精餾流程圖

本文采用三塔精餾經(jīng)典流程，附加甲醇回收塔。物料衡算計算基準如下：根據(jù)國家標準GB 338-2011中規(guī)定，精甲醇中水含量(質量)≤0.1%，乙醇含量由雙方協(xié)商確定，其他參數(shù)對于模擬計算均較為困難。本文采用工業(yè)甲醇美國“AA”級精甲醇標準，以乙醇含量≤10PPm為計算基準進行甲醇精餾設計計算。

計算結果中，加壓塔產品甲醇111.19mol/h，常壓塔產品甲醇93.236mol/h。回收塔粗甲醇7.78mol/h，甲醇濃度達到92%。同時解決了熱量耦合、物料有效回收等關鍵問題，而且所得產品甲醇摩爾百分含量已達到99.99%以上，滿足國家標準要求。

2.6 萬噸甲醇精餾能耗分析及優(yōu)化

在計算過程中，利用合成氨廠家常用0.6MPaG飽和蒸汽和循環(huán)冷卻水作為公用工程物料。作者進行了能耗的綜合優(yōu)化：1.加壓塔再沸器使用蒸汽，其冷凝液作為予塔再沸器的熱源。2.粗甲醇使用蒸汽冷凝液為熱源，預熱至85℃進入予塔。3.常壓塔再沸器使用加壓塔塔頂物料作為熱源達到熱量耦合的目的。

經(jīng)過上述優(yōu)化步驟，計算后各換熱器公用工程消耗表見表1。

表1 各換熱器公用工程消耗表

3.6 萬噸甲醇精餾裝置各負荷狀態(tài)下總消耗的比較、分析

鑒于合成氨聯(lián)醇的甲醇生產可調，其甲醇的生產量往往會有所波動。根據(jù)計算，得出6萬噸生產裝置在80%和60%的生產負荷下蒸汽和冷卻水的消耗，對比列出以便參考。粗甲醇處理量6萬噸/年，蒸汽消耗6.56t/h，冷卻水消耗453.2;粗甲醇處理量 4.8萬噸/年，蒸汽消耗 5.45t/h，冷卻水消耗362.1;粗甲醇處理量 3.6 萬噸/年，蒸汽消耗 4.08t/h，冷卻水消耗 291.1。

上述結果表明，在不同負荷條件下，生產負荷與蒸汽和冷卻水的消耗基本成正比，單耗隨負荷降低略有增大，故盡可能保證滿負荷運轉，以降低單耗。

4.結論

通過物料模擬計算，可以大概確定甲醇精餾的蒸汽和循環(huán)水消耗，對生產的公用工程配置有指導意義。通過計算說明，三塔流程可以大幅度降低甲醇精餾的蒸汽消耗，冷凝液廢熱利用和甲醇回收塔等工藝對于本工段的節(jié)能減排都有顯著效果，排污水的甲醇含量很低，達到理想效果。綜上，甲醇精餾裝置對于合成氨聯(lián)產甲醇工藝系統(tǒng)可創(chuàng)造效益，值得深入研究。

［1]劉兵，駱樂.甲醇精餾過程的模擬及優(yōu)化.廣州化工2012年第6期201-202.

［2]宋維端，肖任劍.甲醇化工學［M].北京：化學工業(yè)出版社，1991

［3]王庚妮，劉戰(zhàn)修，劉慶國.甲醇精餾的優(yōu)化和控制.小氮肥第38卷第11期2010年11月17頁