甲醇精馏工艺.doc

1、20万吨/年天然气制甲醇精馏流程设计及优化毕业设计（论文）题 目 20万吨/年天然气制甲醇精馏流程设计及优化 系 （部） 化 学 工 程 系 专 业 应 用 化 工 技 术 指导教师 官 睿 作 者 喻 行 海 完成日期 四川化工职业技术学院毕业设计任务学生姓名专业班级设计题目20万吨/年天然气造甲醇精馏流程设计及优化 任务从 年 月 日开始至 月 日结束批准日期 年 月 日答辩委员会主任（签字）接受任务日期年 月 日完成任务日期 年 月 日指导教师（签名）指导教师单位四川化工职业技术学院设计内容目标一、 甲醇精馏流程的特点及选择1.工艺流程的发展；2.工艺流程比较；3.工艺流程的选择二、 节

2、能型甲醇精馏流程（一） pid流程图的绘制（二） 工艺流程说明 1.原料和产品的组成和技术规格 2.主要设备的作用/原理 3.工艺流程叙述及控制说明（3） 操作规程的编写 1.开车前的准备；2.各塔的开车步骤 3.正常运行条件；4.各塔停车步骤 5.应急停、开车操作 ；6.常见事故处理 三、 甲醇精馏流程的优化及节能降耗 1.数据收集 2.数据分析 3.工况模拟 4.流程优化 设计要求1. 设计方案应合理可行，理论分析和计算正确。2. 要尽量体现技术上的实用性先进性，经济上的合理性以及计算机的应用。3. 设计中要严格贯彻执行国家新的技术标准和规范。4. 毕业设计说明书要求用a4纸打印。5. 毕

3、业设计说明书：1份。装订顺序是：毕业设计说明书封面、毕业设计任务书、毕业设计正文等。6. 毕业设计图纸：2张。要求图纸质量符合制图规定，要清晰、整洁、正确。参考资料1 宋维瑞 等. 甲醇工学，北京：化学工业出版社，1991.2 冯元琦 等. 甲醇生产与操作问答。北京：化学工业出版社，2005。3 杨福升、齐淑芳. 甲醇生产工艺与操作，北京：石油化学工业出版社，2000。4 吴俊生、邵惠鹤. 精馏设计、操作和控制。北京：中国石化出版社，1997。5 陈迎春. 甲醇精馏的流程特点与工艺分析。广州：广州化工研究设计院，2010。6 陈美娟. 化工原理。北京：化学工业出版社，2001。7 黄洁 等.

4、甲醇精馏加压双效三塔流程初探。石油化工设计，2004。8 梁凤凯 等. 有机化学生产技术。北京：化学工业出版社，2003。9 张子锋、张凡军。甲醇生产技术。北京：化学工业出版社. 2008。10 刘源贵等. 三塔精馏技术在甲醇工业精馏中的应用。宁夏：石油化工应用，2009。 11 刘兴高. 精馏过程的建模、优化与控制。北京：科学出版社，200712 赵西坤 等. 三塔精馏的优化运行和总结。上海：化肥工业. 2007。13 王庚妮 等. 甲醇精馏的优化和控制。小氮肥，2010。摘 要甲醇是c1化工中非常重要的有机产品，在甲醇合成工业生产过程中，粗甲醇的精制不仅是决定甲醇产品质量的重要工序，而且也

5、是影响甲醇生产成本的关键因素之一。换热器是化工生产中重要的通用热工设备之一，管壳式换热器以其结构简单、牢固、操作弹性大等特点被广泛应用于工业生产中。 本文的研究对象是四塔甲醇精馏工艺，与传统工艺相比新工艺能够节约能量，节约软水；但是同时新工艺增加了系统的藕合程度，加强了塔之间的关联性，提高了系统对于进料波动的响应的复杂性，给控制带来了很大的难题。为了能够实现新工艺的工业应用，对新工艺进行详细的研究。关键词：甲醇精馏，aspen plus模拟，换热器计算，设备选型 abstract methanol is the very important basic product of chemical

6、industry. in the synthesized methanol industry, the purification of raw methanol is not only the important process determining the quality of product, but also a key factor influencing the energy cost of production. the heat exchanger is one kind of general important thermal equipment in the petrole

7、um chemical industry production. the shell-and-tube heat exchanger is widely applied in the industrial production due to its simple structure, reliability and the operation flexibility. compared with the traditional distillation process, this novel process could reduce the heat consumption and soft-

8、water consumption. however, this novel process enhances the coupling of different units in the system and the interactions between distillation columns, which results in the complexity of system responses and control. therefore, it is necessary to study the behavior of this methanol distillation pro

9、cess of four columns before putting it into implementation of industrial application.keywords： methanol distillation, simulation of , heat exchanger, design and type-selection目 录一、总论1.1概述61.1.1甲醇性质61.1.2甲醇用途6二、甲醇精馏流程的特点及选择 62.1 工艺流程的发展72.1.1 工艺流程概述 72.1.2 典型的工艺流程 82.1.3 影响精馏操作与调节调节 102.2 工艺流程比较 112.

10、3 工艺流程的选择13三、节能型甲醇精馏流程 143.1 pid流程图的绘制 143.2 工艺流程说明 153.2.1 预精馏系统 163.2.2 加压精馏系统 163.2.3常压精馏系统 163.3原料和产品的组成和技术规格 173.4主要设备的作用/原理 183.5工艺流程叙述及控制说明 18四、操作规程的编写 214.1开车前的准备 214.2 各塔的开车步骤 214.2.1预精馏塔的开车 224.2.2、加压塔的开车 224.3.正常运行条件 234.4 各塔停车步骤 274.4.1 计划停车 274.4.2 短期停车 274.5 应急停、开车操作274.6常见事故处理 28五、甲醇精

11、馏流程的优化及节能降耗 315.1.数据收集 315.2.数据分析315. 3.工况模拟 315.4.流程优化 34参考资料 37致 谢 38前言甲醇是重要的有机基本产品，用途非常广泛。甲醇的产品质量、能耗指标是甲醇精馏系统的关键因素。甲醇精馏工艺对整个甲醇生产流程的生产能力、产品质量、能源消耗与原料消耗、环境保护都有重大影响。精馏过程占总能耗的很大部分，甲醇生产能耗其中约60%就用于精馏过程。精馏投资约占项目总投资的30%-40%。要研究和开发一种新工艺，传统的方法是先进行实验，再经过小试、中试、工业规模生产等等逐级放大的过程，周期长，投资大。应用流程模拟软件，对工艺流程进行模拟，则很容易实

12、现对流程的考察，可以改进工艺流程布置，优化工艺操作参数，只要选择的模型及热力学方法适当，模拟结果是相当可靠的，可以用来指导生产，或者为装置改造以及新装置的设计提供基础数据。国内一些甲醇生产装置，甲醇精馏能耗较高、产品收率较低、甚至一些装置的甲醇产品质量较差。同时，国内甲醇产能的扩张很迅速，但是目前新项目设计还是沿袭以往设计为主、没有足够的甲醇精馏系统设计应用理论研究基础。因此，对甲醇精馏工艺作系统的研究对于甲醇精馏系统的合理设计、通过设备改造和调整工艺来降低甲醇精馏的能耗、提高甲醇产品质量和收率有突出的现实意义。现本文通过查阅国内外文献和实际生产中的工艺资料，利用流程模拟软件，使用专有的物性热

13、力学包模拟计算了四塔甲醇精馏工艺流程，并和实际的工艺数据进行了对比，同时对常规甲醇精馏工艺的不同流程的设计参数和操作参数进行了总结和分析，提出了甲醇精馏系统的工艺设计原则和设备设计原则。在此基础之上对于甲醇精馏系统提出了新的改进流程和全新流程的开发。对于甲醇工业的发展具有重要的意义。由于本人水平有限，文章中有不妥之处还望老师批评指正。一、总论1.1概述1.1.1甲醇性质甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol，分子式ch3oh。是一种无色、透明、易燃、有毒、易挥发的液体，略带酒精味；分子量32.04，相对密度0.7914(d420)，蒸气相对密度1.11(空气=1)，熔点-97.8，沸点6

14、4.7，闪点（开杯）16，自燃点473，折射率(20)1.3287，表面张力（25）45.05mn/m，蒸气压（20）12.265kpa，粘度（20）0.5945mpas。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.036.5（体积比）。化学性质较活泼，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应。1.1.2甲醇用途甲醇是重要有机化工原料和优质燃料，广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域。甲醇主要用于生产甲醛，消耗量要占到甲醇总产量的一半，甲醛则是生产各种合成树脂不可少的原料。用甲醇作甲基化试剂可生产丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺

15、、甲烷氯化物等；甲醇羰基化可生产醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有机合成中间体，它们是制造各种染料、药品、农药、炸药、香料、喷漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。甲醇也是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制油漆。作为一种良好的萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离。甲醇还是一种很有前景的清洁能源，甲醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分，利用率高、环保的众多优点，替代汽油已经成为车用燃料的发展方向之一；另外燃料级甲醇用于供热和发电，也可达到环保要求。甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有营养价值高而成本低的优点，用作饲料添加剂，有着广阔的应用前景。

16、2、 甲醇精馏流程的特点及选择 2.1 工艺流程的发展甲醇是醇类中最简单的一元醇。1661年英国化学家r.波义耳首先在木材干馏后的液体产物中发现甲醇，故甲醇俗称木精、木醇。在自然界只有某些树叶或果实中含有少量的游离态甲醇，绝大多数以酯或醚的形式存在。1857年法国的m贝特洛在实验室用一氯甲烷在碱性溶液中水解也制得了甲醇。1923年德国basf公司首先用合成气在高压下实现了甲醇的工业化生产，直到1965年，这种高压法工艺是合成甲醇的唯一方法。1966年英国ici公司开发了低压法工艺，接着又开发了中压法工艺。1971年德国的lurgi公司相继开发了适用于天然气渣油为原料的低压法工艺。由于低压法比高

17、压法在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力方面具有明显的优越性，所以从70年代中期起，国外新建装置大多采用低压法工艺。世界上典型的甲醇合成工艺主要有ici工艺、lurgi工艺和三菱瓦斯化学公司(mcc)工艺1 。目前，国外的液相甲醇合成新工艺2具有投资省、热效率高、生产成本低的显著优点，尤其是lpmeohtm工艺，采用浆态反应器，特别适用于用现代气流床煤气化炉生产的低h2(coco2)比的原料气，在价格上能够与天然气原料竞争。我国的甲醇生产始于1957年，50年代在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。60年代建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲

18、醇的工艺。70年代四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的95 kt/a低压法装置，采用英国ici技术。1995年12月，由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设计的200 kt/a甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺利投产，标志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步。2000年，杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的jw低压均温甲醇合成塔技术3，打破长期来被ici、lurgi等国外少数公司所垄断拥的局面，并在2004年获得国家技术发明二等奖。2005年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。2.1.1 工艺流程概述常规甲醇精制流程可以分为两大部分，第一部分是预精馏部分，另一部

19、分是主精馏部分。预精馏部分除了对粗甲醇进行萃取精馏脱出某些烷烃的作用之外，另外的还可以脱除二甲醚，和其它轻组分有机杂质。其底部的出料被加到主塔的中间入料板上，主塔顶部出粗甲醇，底部出废液，下部侧线出杂醇3。甲醇市场竞争非常激烈，特别是近年来，随着甲醇精馏技术的进步和计算机在该领域的广泛应用，老的工艺装置由于能耗过高，在市场竞争力下降，技术更新和技术进步成为必走之路。2.1.2 典型的工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种，分为单塔精馏，双塔精馏，三塔精馏与四塔精馏4。（1）单塔流程描述单塔流程（见图1.1）为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入，轻组分由塔顶排出，高沸点的重组分在

20、进料板以下若塔板处引出，水从塔底排出，产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。dantacjiachungaofeiwujjiachundifeiwushui图1.1 甲醇精馏工艺的单塔流程（aspen 模拟图）（2）双塔流程描述5从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性，并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也可以认为是常压操作，塔顶得到精甲醇产品，塔底含微量甲醇及其它重组分的水送

21、往水处理系统（见图1.2）。图1.2 甲醇精馏工艺的双塔流程（3）三塔流程描述从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，在塔顶除去轻组分及不凝气，塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(g)，塔顶甲醇蒸气全凝后，部分作为回流经回流泵返回塔顶，其余作为精甲醇产品送产品储槽，塔底含水甲醇则进常压塔。同样，常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流，一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。三塔流程（见图1.3）的主要特点是，加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源，这样既节省加热蒸汽，还节省冷却水，达到节能的目的。6图1.3 甲醇精馏工艺的三塔流程（4） 四塔流程描述四塔流程（见图1.4）包含预精馏

22、塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔，脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔；加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器，利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差，为常压塔塔底提供热源，同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐，一部分作为加压塔回流，一部分作为精甲醇产品出装置；加压塔塔底的甲醇、高沸组分、水等进入常压塔，常压塔顶馏出精甲醇产品，在进料板下方设置侧线抽出，抽出物主要为甲醇、水和高沸点组分，进入甲回收塔再回收甲醇，塔底废水进入生化系统处理；回收塔设有侧线抽出，主要抽出物为高沸点醇类，以保证回收塔塔顶精甲醇质量

23、和塔底废水中总醇含量要求，塔底废水送生化处理。图1.4流程 甲醇精馏工艺的四塔2.1.3 影响精馏操作的因素与调节（1）进料状态7精馏塔的进料(含水甲醇):当进料状况发生变化(回流比、塔顶精馏产物的组成固定)时，这直接影响到提馏段回流量的改变，进料板的位置也随着改变，将引起理论板数和精馏段、提馏段塔板数分配的改变。对于固定进料状况的精馏塔来说，进料状况的改变，将会影响到产品质量及损失情况的改变。（2）回流比回流比对精馏塔操作影响很大，直接关系着塔内各层扳上的物料浓度的改变和温度的分布。最终反映在塔的分离效率上，是重要的操作参数之一。一般情况下，选取适宜回流比为最小回流比的1.32倍。两塔甲醇精

24、馏甲醇主精馏塔的回流比为2.02.5。其调节的依据是根据塔的负荷和精甲醇的质量。当塔的热负荷较低时，可以取较低的回流比比较经济，为保证精甲醇的质量，精馏段灵敏板的温度可以控制的略低;反之，则增大回流比，在照顾精甲醇质量的同时，为保持塔釜温度，灵敏板温度可控制略高。对粗甲醇精馏，回流比过大或过小，都会影响精馏操作的经济性和精甲醇的质量，一般在正常生产条件受到破坏或产品不合格时，才调节回流比;调节后尽可能保持塔釜的加热量稳定，使回流比稳定。在调节回流的同时，要注意板式塔的操作特点，防止液泛和严重漏液，都将会造成塔内操作温度的混乱。当改变回流比时，由于操作的变动，必然会引起塔内每层板上浓度(组成)和

25、温度的改变，影响甲醇的质量和甲醇的收率，必须通过调节，控制塔内适宜的温度，达到新的平衡，在粗甲醇含量和产量确定的条件下，甲醇精馏系统正确的设计十分关键。（3）进料量和组成甲醇精馏塔进科量和组成改变时，都会破坏塔内物料平衡和气液平衡，引起塔温的波动，如不及时调节，将会导致精甲醇的质量不合格或者增加甲醇的损失。随着进料量的调节，各层塔板上的气液组成重新分配，可以控制一定的灵敏板温度与之相适应。粗甲醇的组成一般是比较稳定的，只是在合成催化剂使用的前后期随着反应温度的升高而变化较大。但是预精馏后的含水甲醇中，甲醇浓度总会有些小幅度波动。不论是其中甲醇浓度增加或降低，都会造成塔内物料不平衡，形成轻组分下

26、降或重组分上升，引起塔釜温度降低或塔项温度升高，加大了甲醇损失或降低了精甲醇的质量。这时，在回流比仍属适宜的情况下，只需对精甲醇的采出量稍作调节，就可达到塔温稳定，物料和气液又趋平衡;如果粗甲醇的组分变化较大时，则需适当改变其进料板的位置，或是改变回流比，才保证粗甲醇的分离效率。当合成催化剂后期生产的粗甲醇进行蒸馏时，有时为确保精甲醇的质量，以保证精馏塔进料位置降低，同时适当加大回流比。如前所述，对粗甲醇精馏塔的操作概念，可以概括如下:在稳定塔压的前提下，采用在较高蒸汽速度(负荷)下操作，既提高传质效果又最经济;选择适宜的回流比，降低能量消耗;一般在进料稳定和变化缓慢的情况下，通过经常性小量调

27、节精甲醇和重组分的采出量，以保持塔温的合理分布和稳定，维持好塔内三个平衡，使产品甲醇达到质量指标，同时回收副产品重组分，并尽最大可能降低残液中有机物的含量。2.2 工艺流程比较甲醇精馏按工艺主要分为三种：双塔精馏工艺技术、带有高锰酸钾反应的精馏工艺技术和三塔精馏工艺技术。双塔精馏工艺技术由于具有投资少、建设周期短、操作简单等优点，被我国众多中、小甲醇生产企业所采用。其在联醇装置中得到了迅速推广。带有高锰酸钾反应的精馏工艺技术仅在单醇生产中用锌铬为催化剂的产品中有应用。近年来.随着甲醇合成铜基催化剂的广泛应用和气体净化水平的提高。粗甲醇生产中的副反应减少和杂质的降低，此工艺流程己经很少采用。三塔

28、精馏工艺技术是为减少甲醇在精馏中的损耗和提高热利用率，而开发的一种先进、高效和能耗较低的工艺流程。近年来在大、中型企业中得到了推广和应用。国内中、小甲醇厂大部分都选用双塔精馏工艺传统的主、预精馏塔几乎都选用板式结构。双塔精馏工艺流程见下图。来自合成工段含醇90%的粗甲醇，经减压进入粗甲醇贮槽。经粗甲醇预热器加热到45后进入预精馏塔。甲醇的精馏分2个阶段：先在预塔中脱除轻馏分.主要是二甲醚；后进入主精馏塔，进一步把高沸点的重馏分杂质脱除，主要是水、异丁基油等。从塔顶或侧线采出.经精馏甲醇冷却器冷却至常温后，就可得到纯度在99.9%以上的符合国家指标的精甲醇产品。该工艺具有流程简单，运行稳定，操作

29、方便，一次投资少的特点。该工艺适合于原料粗甲醇中二甲醚等轻组分、还原性杂质量较低的粗甲醇加工。1预精馏塔； 2主精馏塔图2 甲醇双塔工艺流程近年来，许多企业原有甲醇双塔精馏装置己不能满足企业的需要。随着生产的强化，不仅消耗大幅度上升，而且残液中的甲醇含量也大大超过了工艺指标。对企业的达标排放构成了较大的威胁。 甲醇三塔精馏工艺技术是为了减少甲醇在精馏过程中的损耗，提高甲醇的收率和产品质量而设计的。预精馏塔后的冷凝器采用一级冷凝，用以脱除二甲醚等低沸点的杂质，控制冷凝器气体出口温度在一定范围内。在该温度下，几乎所有的低沸点馏分都为气相，不造成冷凝回流。脱除低沸点组分后，采用加压精馏的方法，提高甲

30、醇气体分压与沸点，减少甲醇的气相挥发，从而提高了甲醇的收率。作为一般要求的精甲醇经加压精馏塔后就可以达到合格的质量。如作为特殊需要，则再经过常压精馏塔的进一步提纯。生产中加压塔和常压塔同时采出精甲醇，常压塔的再沸器热量由加压塔的塔顶气提供，不需要外加热源。粗甲醇预热器的热量由精甲醇提供，也不需要外供热量。因此.该工艺技术生产能力大，节能效果显著，特别适合较大规模的精甲醇生产。图3 三塔工艺流程双塔与三塔精馏技术比较（1）工艺流程。三塔精馏与双塔精馏在流程上的区别在于三塔精馏采用了2台主精馏塔(其中1台是加压塔)和1台常压塔，较双塔流程多1台加压塔。这样，在同等的生产条件下，降低了主精馏塔的负荷

31、，并目常压塔利用加压塔塔顶的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏既节约蒸汽，又节省冷却水。（2）蒸汽消耗。在消耗方面,由于常压塔加压塔的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏的蒸汽消耗相比双塔精馏要低。较三塔精馏要方便简单。2.3 工艺流程的选择选择三塔精馏工艺只有综合考虑能耗和投资等因素，考虑所分离物系的具体特性、投资与经营等因素，并结合生产条件和要求，才能找到最可靠、最经济的甲醇精馏工艺方案。双塔流程适用于小规模甲醇精馏装置;对于大、中型甲醇精馏装置，三塔流程工艺更具有优越性;四塔流程由于产出的精甲醇纯度高、有利于环保，在大型甲醇装置中将会更有优势。所谓三塔精馏，就是甲醇精馏系统由预塔、加压塔和

32、常压塔三塔组成，当环保要求高时还要加上一个回收塔以减少废水中的甲醇排放，使排放污水达标。增设加压塔的目的就是改两塔精馏为三塔精馏。除预塔可以除去杂质中的轻组分外，使用两个塔米提纯由预塔过来的粗甲醇，能量利用比二塔精馏更合理，能耗能降低。生产中加压塔和常压塔同时采出甲醇。并且利用加压塔塔顶蒸汽的冷凝液来加热常压塔底再沸器中的甲醇夜，由于常压塔的再沸器不再使用蒸汽，而加压塔的塔顶也没有了冷凝液，从而可以降低能耗，理论上三塔精馏的吨醇蒸汽耗比双塔蒸汽耗少42%，约在1.0-1.3t蒸汽左右。但是它的投资两塔流程高，同时操作比较复杂，对操作人员的素质和控制仪表的质量和配置的要求也将大大提高。我们要求进

33、行精馏操作时尽可能节能降低能耗，同时还要求产品质量高，特别是甲醇中的乙醇含量要低，以满足甲醇后续加工中工段对甲醇质量的要求。因此，对于生产20万/吨的甲醇采用三塔精馏更具优越性。 1.3.1选择三塔精馏工艺只有综合考虑能耗和投资等因素，考虑所分离物系的具体特性、投资与经营等因素，并结合生产条件和要求，才能找到最可靠、最经济的甲醇精馏工艺方案。双塔流程适用于小规模甲醇精馏装置;对于大、中型甲醇精馏装置，三塔流程工艺更具有优越性;四塔流程由于产出的精甲醇纯度高、有利于环保，在大型甲醇装置中将会更有优势。所谓三塔精馏，就是甲醇精馏系统由预塔、加压塔和常压塔三塔组成，当环保要求高时还要加上一个回收塔以

34、减少废水中的甲醇排放，使排放污水达标。增设加压塔的目的就是改两塔精馏为三塔精馏。除预塔可以除去杂质中的轻组分外，使用两个塔米提纯由预塔过来的粗甲醇，能量利用比二塔精馏更合理，能耗能降低。生产中加压塔和常压塔同时采出甲醇。并且利用加压塔塔顶蒸汽的冷凝液来加热常压塔底再沸器中的甲醇夜，由于常压塔的再沸器不再使用蒸汽，而加压塔的塔顶也没有了冷凝液，从而可以降低能耗，理论上三塔精馏的吨醇蒸汽耗比双塔蒸汽耗少42%，约在1.0-1.3t蒸汽左右。但是它的投资两塔流程高，同时操作比较复杂，对操作人员的素质和控制仪表的质量和配置的要求也将大大提高。我们要求进行精馏操作时尽可能节能降低能耗，同时还要求产品质量

35、高，特别是甲醇中的乙醇含量要低，以满足甲醇后续加工中工段对甲醇质量的要求。因此，对于生产20万/吨的甲醇采用三塔精馏更具优越性。 三、节能型甲醇精馏流程3.1 pid流程图的绘制3.2 工艺流程说明从合成工段送来的浓度为93左右的粗甲醇到粗甲醇贮槽，经粗甲醇泵打到粗甲醇预热器，由蒸汽冷凝水提温至65左右进入预蒸馏塔，预蒸馏塔下部的预塔再沸器采用0.5mpa，170过热蒸汽间接加热液体粗甲醇，保持温度在75-80左右，塔顶温度用回流液控制在70左右，为了防止低沸点组分在塔顶冷凝，同时尽量减少甲醇损失，塔顶采用两级冷凝，一级冷凝器温度控制在65，二级冷凝器温度控制40。粗甲醇应加碱液控制其ph值，

36、其目的是为了促使胺类及羰基化合物分解，并且为了防止粗甲醇中有机酸对设备的腐蚀；为了增加轻组分物质与甲醇的沸点差，还应控制预后粗甲醇的浓度，一般控制预后比重在0.84-0.87之间(补加水来自合成工序弛放气甲醇洗涤液，根据分析结果对补加的水量进行调节)。从预蒸馏塔顶冷凝器冷凝下来的液体进入预塔回流槽，经预塔回流泵打入塔内作为回流。从二级冷凝器冷凝下来的液体经分析，当低沸点物质太多时应采出去装桶。预蒸馏塔顶排出的不凝气体送往三废锅炉燃烧。预蒸馏塔釜液通过预后甲醇泵进入加压塔，用0.5mpa,170过热蒸汽加热釜液，控制塔釜温度在130-132。塔顶蒸汽温度约122进入常压塔再沸器冷凝，冷凝液流入加

37、压塔回流槽，一部分通过加压回流泵打回加压精馏塔作为回流液，另一部分经过加压塔产品冷却器冷却至40作为产品去精甲醇计量槽。塔底甲醇溶液经减压后进入常压精馏塔。常压塔再沸器由加压塔塔顶蒸汽加热，维持塔釜温度在105-110，塔顶蒸汽去常压塔冷凝器，冷凝液流入常压塔回流槽，经常压塔回流泵一部分打入塔顶作为回流液，另一部分取出经常压塔产品冷却器冷却后作为产品去精甲醇计量槽。常压塔溶液中还有一部分沸点介于甲醇与水之间的杂醇物，如乙醇等，一般聚集在塔下部，当分析精醇中杂质含量超标时，应采出富积乙醇的甲醇溶液去装桶3.2.1 预精馏系统来自甲醇合成装置的粗甲醇（40、0.5mpaa），首先进入粗甲醇预热器e

38、-15501的管程，被壳程的低压蒸汽冷凝液加热到70左右，然后进入预精馏塔c-15501的上部。预精馏塔c-15501顶部出来的气相，首先进入预精馏塔一级冷凝器e-15506的壳程，物料被管程的循环冷却水冷却到67.5,冷却下来的液体进入预精馏塔回流槽t-15501中；从预精馏塔一级冷凝器e-15506出来的气体进入预精馏塔二级冷凝器e-15515的壳程，物料被管程的循环冷却水冷却到40左右,冷凝下来的液体进入萃取槽t15508 中，经工艺水萃取后，甲醇水溶液进入预精馏塔回流槽t-15501中，萃取出来的物料去杂醇油罐；二级冷凝器中出来的带有甲醇的不凝气，进排放槽t15506中，用水洗涤其中的

39、甲醇后，不凝气去放空总管。回流槽t-15501中的甲醇溶液，经预精馏塔回流泵送入预精馏塔c-15501的顶部作回流液。预精馏塔塔釜的预后甲醇经液位控制后去加压精馏塔进一步精馏。低压蒸汽和加压精馏塔来的低压蒸汽冷凝液，分别进入预精馏塔c-15501的再沸器e-15510 和e-15514，对管程的介质进行加热来为预精馏塔精馏提供热量，然后蒸汽冷凝液去e-15501加热粗甲醇。为了防止粗甲醇中的酸性物质对管道和设备造成腐蚀，向粗甲醇中加入少量5%左右的naoh溶液，将粗甲醇的ph值控制在7.58左右。3.2.2 加压精馏系统预精馏塔出来的预后甲醇，经加压精馏塔给料泵加压后，进入加压精馏塔进料/釜液

40、换热器e-15513的管程，被壳程介质加热到泡点后，进入加压精馏塔c-15502的下部，塔顶出来的甲醇蒸汽进入冷凝器/再沸器e-15507的壳程，被管程的介质冷凝后进入加压精馏塔回流槽t-15502，回流槽中出来的冷凝液甲醇，部分经加压精馏塔回流泵加压后进入加压精馏塔顶作回流液，其余的甲醇液进入加压精馏塔精甲醇冷却器e-15502的壳程，被管程的循环冷却水冷却到40后，去中间罐区的精甲醇计量罐（或粗甲醇储罐）。出加压精馏塔釜液去常压精馏塔继续精馏。低压蒸汽进入加压精馏塔再沸器e-15511，为加压精馏塔精馏提供热量，被冷凝后的低压蒸汽冷凝液，去e-15501继续作加热介质用。3.2.3常压精馏

41、系统常压精馏塔底出来的废水，含有2%左右的甲醇，经回收精馏塔进料泵加压后，进入回收精馏塔c-15504，塔顶出来的气相，进回收精馏塔冷凝器e-15509的壳程，被管程的循环冷却水冷却到45左右，进入回流槽t-15504，回流槽出来的液体经回收精馏塔回流泵加压后，部分进回收精馏塔顶部作回流液，其余去中间罐区的杂醇油储罐。低压蒸汽进入回收精馏塔再沸器e-15516的壳程，加热管程介质后为回收精馏塔精馏提供热量。蒸汽冷凝液去e-15501。回收精馏塔底出来的釜液，含有微量的甲醇和有机物，经废水冷却器e-15512中的循环冷却水冷却到60左右后，送出界区去污水生化处理装置。3.3原料和产品的组成和技术

42、规格原料的组成产品的组成和技术规格项目 指标 b* h: v! x 一级品 二级品 合格品 ! g! c7 ?0 m9 色度（铂-钴）/ 号 5 10 8 y0 z) g7 p) z5 c5 _- x密度（20）/（g/cm3） 0.7910.792 0.7910.793 5 e# o3 s# a1 |4 y: 3 h温度范围（0，101325pa）/ 64.065.5 - w e/ d3 u) # k: b沸程（包括64.60.1）/ 0.8 1.0 1.5 4 d( m+ l& 8 b高锰酸钾试验/min 50 30 20 + x, a) 9 r- z r水溶性试验 澄清 : 9 p b*

43、 h3 o! e( e& k酸度（以hcoo计）/ % 0.0015 0.0030 0.0050 % y& v7 e$ p0 s* q0 / f0 5 b碱度（以nh3计）% 0.0002 0.0008 0.0015 h* r0 p# p. s# c# & v# k2 6 l水分含量 0.10 0.15 & f9 + j5 a+ u+ n( w羰基化合物含量（以ch2o计）% 0.002 0.005 0.010 1 ?8 z3 e( n: h$ ?# |& j. p% g h蒸发残渣含量/ % 0.001 0.003 0.005 3.4主要设备的作用/原理精馏塔市粗甲醇精馏工序的关键设备，它直

44、接制约着生产装置的产品质量、消耗、生产能力及对环境的影响。所以要根据企业的实际条件选择合适的高效精馏塔。目前常用的精馏塔主要有四种塔型：泡罩塔，浮阀塔，填料塔和新型垂直筛板塔。其各自结构及特点如下19：（1）泡罩塔 泡罩塔十多层板式塔，每层塔板上装有一个活多个炮罩。该类型塔塔板效率高，操作弹性大，塔阻力小，但单位面积的生产能力低，设备体积大，结构复杂，投资较大。该塔已经逐渐被其他塔代替。（2）浮阀塔 浮阀塔的塔板结构与泡罩相似，致使浮阀代替了泡罩及其伸气管。该类型塔板效率高，操作弹性大，操作适应性强，单位面积生产能力大，造价较低。但浮阀易损坏，维修费用高，安装要求高。目前该塔仍被广泛使用，但有

45、使用逐渐减少的趋势。（3）填料塔 填料塔是在塔内装填新型高效填料，如不锈钢网波纹填料，每米填料相当5块以上的理论板。塔总高一般为浮阀塔的一半。该塔生产能力大，压降小，分离效果好，结果简单，维修量极小，相对投资较小，是目前使用较多的塔型之一。（4）新型垂直筛板 新型垂直筛板的传质单元，是由塔板开有升气孔及罩于其上的帽罩组成。该塔传质效率高，传质空间利用率好，处理能力大，操作弹性大，结构简单可靠，投资小，板液面梯度小，液面横向混合好无流动传质死区。综合比较上面四种塔，可以知道填料塔和新型垂直筛板性质更加优越，同时考虑到新型垂直筛板是一种新型塔，目前使用很少，技术难得，而填料塔使用较普遍，技术非常成

46、熟，所以设计选用了填料塔。3.5工艺流程叙述及控制说明工艺流程叙述从合成工段送来的浓度为93左右的粗甲醇到粗甲醇贮槽，经粗甲醇泵打到粗甲醇预热器，由蒸汽冷凝水提温至65左右进入预蒸馏塔，预蒸馏塔下部的预塔再沸器采用0.5mpa，170过热蒸汽间接加热液体粗甲醇，保持温度在75-80左右，塔顶温度用回流液控制在70左右，为了防止低沸点组分在塔顶冷凝，同时尽量减少甲醇损失，塔顶采用两级冷凝，一级冷凝器温度控制在65，二级冷凝器温度控制40。粗甲醇应加碱液控制其ph值，其目的是为了促使胺类及羰基化合物分解，并且为了防止粗甲醇中有机酸对设备的腐蚀；为了增加轻组分物质与甲醇的沸点差，还应控制预后粗甲醇的

47、浓度，一般控制预后比重在0.84-0.87之间(补加水来自合成工序弛放气甲醇洗涤液，根据分析结果对补加的水量进行调节)。 从预蒸馏塔顶冷凝器冷凝下来的液体进入预塔回流槽，经预塔回流泵打入塔内作为回流。从二级冷凝器冷凝下来的液体经分析，当低沸点物质太多时应采出去装桶。预蒸馏塔顶排出的不凝气体送往三废锅炉燃烧。 预蒸馏塔釜液通过预后甲醇泵进入加压塔，用0.5mpa,170过热蒸汽加热釜液，控制塔釜温度在130-132。塔顶蒸汽温度约122进入常压塔再沸器冷凝，冷凝液流入加压塔回流槽，一部分通过加压回流泵打回加压精馏塔作为回流液，另一部分经过加压塔产品冷却器冷却至40作为产品去精甲醇计量槽。塔底甲醇

48、溶液经减压后进入常压精馏塔。 常压塔再沸器由加压塔塔顶蒸汽加热，维持塔釜温度在105-110，塔顶蒸汽去常压塔冷凝器，冷凝液流入常压塔回流槽，经常压塔回流泵一部分打入塔顶作为回流液，另一部分取出经常压塔产品冷却器冷却后作为产品去精甲醇计量槽。 常压塔溶液中还有一部分沸点介于甲醇与水之间的杂醇物，如乙醇等，一般聚集在塔下部，当分析精醇中杂质含量超标时，应采出富积乙醇的甲醇溶液去装桶。/ f$ r+ f2 c+ g8 v6 由合成工段来的粗甲醇进入粗甲醇储槽，经粗甲醇泵加压后进粗甲醇预热器被加压塔采出的精甲醇预热后进入预精馏塔，该塔作用是除去溶解在粗甲醇中的气体利沸点低于甲醇的含氧有机物，以及c1

49、0以下的烷烃。塔顶有两个冷凝器，塔顶蒸汽中所含的大部分甲醇在第一冷凝器中被冷凝下来，流入预塔回流槽经预塔回流泵打回流，未冷凝的少部分甲醇蒸汽、低沸点的组分利不凝气进入第二冷凝器继续冷凝，冷凝液可进入网流槽也可作为杂醇采出，不凝气经排放槽中的脱盐水吸收其中的甲醇后高空排放。用不凝气的排放量控制预塔塔顶压力，排放槽吸收液达到一定浓度后作为杂醇送入杂醇储槽或返回粗甲醇储槽重新精馏。预塔再沸器的热源采用0.50.6 mpa的低压蒸汽，蒸汽冷凝液返回锅炉工段循环使用。为中和粗甲醇中的少量有机酸，在配碱槽中加入定量固体naoh配制成碱溶液储存在碱液槽中，经碱液泵后沿预塔进料管线加进入预塔，控制预塔塔釜溶液

50、ph值910。5 c/ w9 c3 ! n预塔塔釜维持一定液位，塔釜甲醇溶液经泵加压后进入加压精馏塔，加压塔顶甲醇汽作为常压精馏塔再沸器的热源进入常压塔再沸器冷凝，冷凝斤的甲醇液进入加压塔网流槽，一部分经加压塔回流泵后打回流，其余部分经粗甲醇预热器与粗甲醇换热降温再经精甲醇冷却器冷却作为产品送往精甲醇中间槽。加压塔再沸器的热源采用0.50.6mpa的低压蒸汽，蒸汽冷凝液返回锅炉工段循环使用。x; i( s0 k8 x_# o8 x8 $ a加压塔塔釜维持一定液位，甲醇溶液靠自压进入常压精馏塔，常压塔顶甲醇蒸汽被塔顶冷凝器冷凝冷却后进入回流槽，一部分经常压塔间流泵后打闪流，其余作为产品送往精甲醇

51、中间槽。常压塔中上部和下部塔板设有侧线可采出杂醇，降低塔内高沸点物的富集浓度，杂醇经杂醇冷却器冷却后进入杂醇储槽，累计到一定量后由杂醇泵送往综合罐区。从常压塔釜排出的残液由残液泵加压后经残液冷却器至常温后送往生化处理岗位。在开车利事故状态下，当采出的精甲醇不合格时，由付线改送到粗甲醇储槽重新精馏。控制说明1进料量调节3 d( x+ l2 o# b. h* y进预塔粗甲醇流量的变化幅度小于1m3/h，每次间隔不少于10min。3 , r% x! r5 t f; i( _. z当粗甲醇贮槽或粗甲醇缓冲槽液位下降较快时，要迅速查找原因，若因合成来料不足，可减量生产。8 s3 1 c, w% / s1

52、 n 当进料含水量较高时，塔釜温度也较高，但要用回流量及温度等调节手段，保证加压、常压塔顶温度正常。! j f# y( p u8 / o6 # q加减进料量的同时，要向塔釜再沸器加减蒸汽量，应遵循以下原则：# s: p m% i* v% a, r0 gv预精馏塔加进料量时要先加蒸汽量后加进料量，减进料量时，应先减进料量后减蒸汽量， 以保证轻组分脱除干净。 1 b7 + m4 v加压精馏塔、常压精馏塔加进料量时应先加进料量，后加蒸汽量，再加回流量，减进料量时应先减蒸汽量，再减进料量，后减回流量。这样才能保证两塔塔顶产品质量。% | p1 t; j c4 e加减进料量的同时，碱液量也随之调整，保证预塔底取样处ph值为79之间。在预塔回流槽内加入自外网来的