MTO級甲醇單塔精餾工藝能耗研究

鄭宗博++++劉智軍

摘 要：本文對煤制烯烴項目其中的一小部分工藝的節能降耗進行研究，也就是MTO級甲醇單塔精餾工段的能耗問題，在滿足煤制烯烴工段施工要求的MTO級甲醇指標的情況下，通過對回流比進行優化、回流的溫度控制、餾出液的溫度等方法，來達到節能降耗的目的。

關鍵詞：MTO級；醇單塔精餾；工藝能耗

隨著煤炭價格的進一步下降，原油和煤炭的價格比越來越大，煤炭和原油在價格上表現出的差異，使得煤炭的優勢得以提升，煤化工的經濟性逐漸顯現出來。我國目前新型的煤化工包括了煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇等，它們的示范裝置仍然處于裝置建設的后期或者準備試車的階段。煤化工將成為中國能源可持續發展的關鍵角色，是今后多年的重要發展方向，在中國市場上，煤化工面臨新的市場需求和發展機遇。我國政策十分支持新型煤化工的發展，并且建成的和再建的項目有很多。在合成甲醇的工作中，粗甲醇是其中的重要影響因素。本文著重對MTO級甲醇單塔精餾工藝進行研究，分析其工藝環節，提供降低能耗的辦法。

一、粗甲醇中的雜質

因為甲醇合成的副反應較多，所以不論使用什么樣的工藝手段，都不能避免雜質的產生。粗甲醇的雜質中包含很多，有水、醇、醚、酯、胺等成分，主要分為甲酸甲酯、氫氣等輕組和水等重組，其中輕組的分量較小，只占百分之一，重組的成分可以占到百分之四到百分之五，另外，在促甲醇中還有羰基鐵和少量的催化劑雜質。

甲醇制烯烴反應對甲醇中的金屬尤其是堿金屬的含量要求較高，如果金屬含量超標的話，就會導致甲醇制烯烴催化劑中毒，從而對烯烴收率產生影響。為了達到甲醇制烯烴反應的要求，就要在進行甲醇制烯烴工段之前，先加裝三個串聯的蒸發器，以此來將金屬雜質進行濃縮，并通過排污脫除。在MTO級甲醇精餾工段，不需要考慮對于金屬的脫除，只要考慮脫除粗甲醇中的輕組分并保證甲醇制烯烴工段所必需要求的水含量即可。

二、甲醇精餾工藝概述

世界上最早出現的甲醇精餾工藝流程是用來在30MPa高壓下通過鋅鉻催化劑合成粗甲醇的精制。其主要的步驟包括中和、脫醚、預精餾脫除輕組分等雜質、氧化凈化、主精餾脫水和重組分，來得到精甲醇產品[1]。隨著甲醛合成技術的發展，生產的規模不斷擴大，并且精餾技術也取得了巨大的發展。目前進行甲醇合成都是采用5MPa的低壓合成技術，和高壓法相比，得到的甲醇產品純度更高，并且還降低了精餾工段的能耗。甲醇精餾分為三種流程，分別是單塔流程、雙塔流程和三塔流程。

三、單塔精餾MTO級甲醇各工藝參數條件下的能耗對比

對于整個煤制烯烴產業，實際上能耗主要來自對水資源的消耗[2]。水資源能否合理的利用是影響我國工業發展的重要因素，并且我國的水資源遠低于世界的平均水平。在我國，大型的煤化工項目每年的用水量可以達到幾千萬立方米，相當于部分地區十幾萬人口的水資源占有量，或者是一百多平方千米國土面積內的水資源保有量。

四、進料量對能耗的影響

甲醇精餾在改變進料量和組成的時候，都會對塔內的物料平衡以及氣液平衡產生影響，從而使得塔內溫度的變化，如果調節的不及時，就會降低甲醇的質量。在增加進料時，會增加蒸汽的上升速度，有利于傳質。當減少進料的時候，就會降低蒸汽速度，對傳質產生不利。因此，蒸汽的速度不能太低，為了保證塔板的分離效率，可以增加回流比，一般是通過增加塔底的再霏器，提高塔內的蒸汽上升速度，進而提高傳質的效果。

在實際的運行中，應該在塔前配置粗甲醇中間槽或者閃蒸槽來盡量保持進入穩定塔流量的穩定，可以幫助精餾操作避免受到系統負荷的影響，同時，可以將蒸汽的消耗也控制在一個最佳的值內。

（一）回流溫度對能耗的影響

在輕組分為主的有機雜質進入塔頂冷凝器，其中多數的甲醇都被冷凝，未被冷凝的輕組分將被封槽，流入放空系統中進行脫除。回流溫度是一個分水嶺，溫度的高低對脫除雜質的成分有直接的關系。回流溫度越低，雜質脫除的就越干凈，但是也不能一味的追求很低的回流溫度，為了達到很低的溫度，就會增加冷卻水的消耗，還對設備提出了更高的要求。

（二）回流比對能耗的影響

汽液兩種物質進行傳質的時候，必須要通過回流，精餾的回流分為兩種，一種是塔頂的業相回流，另一種是塔釜的氣相回流，回流是精餾的核心[3]。一般來說，將回流比增大，不僅加大了精餾段的液汽比例，也提高了提溜的氣液比例，不論是哪種都有利于精餾進行傳質。

（三）塔底餾出液溫度

目前，甲醇合成反應是一個很大難題，整個甲醇合成工段和MTO級甲醇精致工段，各種冷卻器和冷凝器都會出現結蠟的現象，如果結蠟比較嚴重，就會影響冷凝器的效果。面對這種情況只能通過除蠟操作或者加大冷卻水的量來幫助系統正常穩定的運行。

四、結論

新型煤化工產業將成為我國未來的發展方向，并且得到了國家政策的大力支持。在合成甲醇工業中，精餾的能耗是影響甲醇生產成本的關鍵。因此，對甲醇精餾的工藝進行研究，可以降低甲醇生產企業的能源消耗，本文著重對單塔精餾工藝中提取MTO級甲醇進行研究，以期幫助其降低能耗，促使煤化工企業更好的發展。

參考文獻：

[1]閆紅蓮.MTO級甲醇單塔精餾工藝能耗分析[J].山東化工，2014（9）：

184-187.

[2]顧鶴燕，金力強.可切換生產MTO級或AA級甲醇的精餾工藝[J].煤化工，2015，43（5）：17-19.

[3]孫高攀.煤制烯烴項目的工藝流程優化[J].化肥工業，2015（4）：64-68.endprint