一種節能技術在甲醇精餾過程中的應用

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(浙江晉巨化工有限公司，浙江 衢州 324004)

浙江晉巨化工有限公司(以下簡稱晉巨化工)甲醇精餾裝置采用三塔雙效工藝流程，甲醇精餾過程中需利用低壓蒸汽對預精餾塔和加壓精餾塔底部粗甲醇進行加熱，使粗甲醇液部分變為氣體返回塔內，而預精餾塔和常壓精餾塔頂部甲醇氣需利用循環水進行冷卻，使其冷凝為甲醇液部分回流至塔內，進而在塔內實現氣液兩相多次熱量、質量的交換，達到精餾效果。甲醇精餾過程主要能耗為蒸汽消耗，蒸汽加熱完預精餾塔、加壓精餾塔底部粗甲醇后變為蒸汽冷凝液，蒸汽冷凝液利用壓差輸送至低壓甲醇工段合成崗位——除氧器，作為除氧水用于甲醇合成塔鍋爐補水。此工藝流程存在蒸汽冷凝液熱能及常壓塔甲醇氣汽化潛熱沒有得到充分回收利用、熱量損失較大的問題。

為克服現有工藝技術的缺陷，充分利用甲醇精餾過程中自身產生的熱能，晉巨化工決定對甲醇精餾工藝流程進行技術改造，對精餾過程中自身產生的熱能進行合理分配、梯級利用，改造工作于2016年5月完成并投用，經過6個月的運行，發現改造后甲醇精餾裝置的熱能綜合利用率得到大幅提高，實現了對熱能的充分回收，蒸汽消耗大大降低，節能效益明顯。

1 改造前工藝狀況

1.1 工藝流程

晉巨化工13萬t/a甲醇精餾裝置以粗甲醇為原料、低壓蒸汽為熱源，在預精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔塔內，實現氣液兩相多次熱量、質量交換，從而達到精餾提純效果。其中，預精餾塔和加壓精餾塔以低壓蒸汽為熱源，使塔底粗甲醇液部分變為氣體上升返回塔內，而低壓蒸汽變為冷凝液后，利用壓差輸送至低壓甲醇裝置合成工序除氧器中，作為除氧水用于甲醇合成塔鍋爐補水。

常壓精餾塔利用雙效熱耦合技術，以加壓塔頂部的高溫甲醇氣為熱源，使常壓精餾塔底的粗甲醇液部分變為氣體返回塔內，而加壓塔塔頂甲醇氣冷凝為液體后，部分液體由泵輸送至加壓塔頂部，作為加壓精餾塔回流液。

預精餾塔和常壓精餾塔頂部產生的甲醇氣需利用循環水進行間接冷卻，使其冷凝為甲醇液后，由泵將甲醇液輸送至預精餾塔頂部，和部分液體返回至常壓精餾塔頂部，作為在塔內進行氣液兩相多次熱量、質量交換的回流液。

1.2 存在的問題

(1)預精餾塔粗甲醇入料溫度較低，約為50℃，進料狀況為冷液進料，進而造成預精餾塔提餾段內上升的甲醇氣部分被冷凝，致使預塔精餾段上升的甲醇氣量減少，增加了預精餾塔底部動力消耗及預精餾塔蒸汽用量。

(2)用于加熱加壓精餾塔底部液體的低壓蒸汽冷凝后，冷凝液溫度較高，約為128～130℃，而甲醇合成塔所需補充水溫度為105℃，將加壓塔冷凝液作為合成塔補充水，存在部分熱能損失的現象。

(3)常壓精餾塔頂部甲醇氣需使用大量循環水進行間接冷卻，甲醇氣的冷凝熱未得到回收利用，熱量損失嚴重。

2 改造措施

2.1 改造內容

(1)在粗甲醇預熱器前新增加1臺一級粗醇預熱器，以常壓精餾塔塔頂甲醇氣作為熱源，用于加熱預精餾塔粗甲醇入料，回收常壓精餾塔塔頂甲醇氣的冷凝熱，從而將粗甲醇入料溫度由原50℃提高至69℃，改變預精餾塔粗甲醇進料狀況，大大減少預精餾塔蒸汽用量，改造后部分流程見圖1。

圖1 改造后部分流程注：原有設備用虛線框表示，新增設備用藍色實線框表示。

(2)在預精餾塔再沸器底部新增加1臺預塔熱回收器，以加壓塔再沸器蒸汽冷凝液作為熱源，用于預加熱預精餾塔底部粗甲醇，冷凝液溫度由125℃降至105℃后送至低壓甲醇裝置合成工序除氧器，合理回收部分蒸汽冷凝液熱能，進一步減少預精餾塔再沸器蒸汽用量，改造后部分流程見圖2。

圖2 改造后部分流程注：原有設備用虛線框表示，新增設備用藍色實線框表示。

2.2 設備參數

設備參數見表1。

表1 設備參數

3 改造效果

改造前后工藝運行數據的對比見表2。

表2 改造前后工藝參數的對比

由表2可知，甲醇精餾工藝流程經過改造后，預精餾塔粗甲醇入料溫度提高了19℃，入料溫度大幅度提高；加壓塔蒸汽冷凝液溫度降低了20℃，減少了加壓塔蒸汽冷凝液熱能損失，甲醇精餾過程中自身產生的熱能得到充分回收，精餾裝置熱能綜合利用率得到大幅度提高。

經實際運行表明，在精餾裝置生產負荷為125t/8h的狀況下，噸精甲醇蒸汽單耗由原來的約0.95t下降至0.89t，噸甲醇蒸汽用量減少0.06t；按甲醇精餾裝置開車300d/a計算，則可節約低壓蒸汽用量6 750t/a。

4 結語

通過此次工藝技術改造，甲醇精餾裝置熱能綜合利用率得到顯著提高，大幅降低了甲醇精餾裝置的蒸汽消耗。目前，該工藝流程已實現長周期、平穩運行，取得較好的經濟效益，達到節能降耗目的，對高能耗的精餾行業有一個較好的借鑒意義。