甲醇-水多效精馏工艺之我见

2022-09-12

前言

制作甲醇有许多工艺, 传统的制作一般都采用双塔流程、三塔双效流程等, 而多效精馏工艺作为一个具有高科技的新兴节能工艺, 具有低耗能、高热力学效率以及低品位热量利用等优点, 成为了现在制作甲醇最受重视的一个工艺, 并且这种制作方法也能够顺应现在环保节能发展的需要。而要想进行甲醇的精馏, 就需要消耗巨大的能量, 本文就将简单介绍甲醇精馏的相关工艺。

一、简述多效精馏

1. 多效精馏的概念

在整个化学工业当中, 精馏过程当属能量消耗最大的一项操作之一, 自从出现了能源问题以来, 就已经有越来越多的人们开始关注精馏的节能问题。一般精馏的节能过程可以从四个方面入手:第一, 充分的利用精馏过程中散发的热能;第二, 尽量减少精馏过程中所需要消耗的能量;第三, 着手提高精馏系统之中的热力学利用效率;第四, 尽量采用混合分离系统。

由于多效精馏系统是通过许多个不同压力的精馏塔所构成的, 从以前的单塔操作到现在的多塔制作, 每个塔都按照压力从高至低的顺序排列, 通过第一个塔的再沸器连接外界的能源。这种多效精馏模式, 能够很好的减少能源的浪费与损失, 所有的冷凝热都能够被精馏系统多收回利用, 大大的降低了蒸馏过程当中的能源消耗。

2. 多效精馏工艺在工业当中的主要应用

第一, 能够非常有效的分离乙醇—水溶液。这种处理工艺需要使用六塔系的普通精馏发, 主要使用汽油作为萃取剂, 在沸物之中把乙醇萃取出来, 从而实现降低能耗。第二, 能够非常有效的分离水—醋酸物系。通过双效精馏塔和常规单塔两种方式都能够非常有效的分离水—醋酸物系, 但是通过大量的实验数据表明, 使用双效精馏塔在冷却水、蒸汽、操作等方面的费用都远远低于常规单塔制作。第三, 能够非常有效的进行海水淡化。因为海水淡化需要消耗很大的能量, 使用一般的精馏系统很难达到节能的效果, 但是海水淡化时采用低温多效精馏法, 就能够很好的实现节能效果。

二、甲醇—水多效精馏工艺

由于多效精馏工艺中每个塔所需要的操作夜里与操作温度都不相同, 因此, 在生产之前, 都应该先对数据进行分析, 确定每个塔的蒸汽采出量与回流量, 这样才能够制定出最佳的操作流程。

在传统单塔精馏的过程之中, 使用精馏塔主要是为了能够给塔底加入如走的热量, 从而能够使甲醇从水中蒸发出来, 随着在塔顶的冷凝, 进而得到精甲醇产品。笔者将简要对单塔工艺、双塔顺流工艺、三塔顺流工艺的分离过程进行简要的叙述与对比。

1. 单塔工艺

因为使用单塔工艺时, 只有一个塔, 所以在生产时, 所有的甲醇都只能够从塔顶蒸发出来, 而把水从塔底采集出来。使用这种单塔工艺, 一般甲醇--水的纯度与热量的回收率都不能够保证, 所以在生产时会耗费大量的能源与费用, 现在很少使用这种精馏工艺。

2. 双塔顺流工艺

与单塔精馏工艺相比起来, 双塔精馏工艺已经具有了很大程度上的提高。因为塔顶蒸汽中的冷凝潜热可以被双塔自动的分离出来, 从而形成循环利用, 从理论上来说能够非常有效的降低生产能够与冷却水的使用量。在实际的双塔顺流工艺生产当中, 第一个塔顶上的水蒸气冷凝时的热量需要满足第二个塔的热量, 这样才能够达到热传温差, 这就需要对第一个塔上水蒸气的蒸发量与温度进行不断的调节, 从而找到一个能够使之平衡的点, 达到节能的效果。

3. 三塔顺流工艺

三塔顺流工艺的节能原理与生产方式与双塔顺流精馏工艺相同, 最主要的制作任务就是能够在保证制作出甲醇产品高质量的前提之下, 通过相关模拟系统进行反复计算, 从而能够在三个塔塔顶上的水蒸气蒸发量与温度之间计算出一个平衡点, 从而能够实现能量传递, 有效的减少能源消耗, 提高甲醇制作的纯度。

4. 四塔顺流工艺

四塔顺流工艺与双塔、三塔一样, 需要找到与计算出一个平衡点来满足四个塔顶之间热量与能量的传递。但是因为塔的数量有所增加, 每个塔顶上甲醇的蒸发量都会比双塔、三塔塔顶上的蒸发量要少, 能够最大程度的提高甲醇产品的纯度与回收率, 制作与生产出纯度最高的甲醇。但是使用这种精馏工艺时需要严格的控制好塔顶上甲醇的蒸发量, 降低能耗。

总而言之, 随着塔数量的增多, 甲醇的纯度会不断的提高, 所消耗的能源也在不断的减少, 但是需要使用模拟系统进行严格的数据计算, 才能够有效的保证这种精馏工艺的实施。

结束语

综上所述, 通过对甲醇--水多效精馏工艺的研究, 从单塔、双塔、三塔、四塔这四种顺流精馏工艺中能够看出, 随着塔数的增加, 能够有效的增加精馏的效数, 降低使用能耗, 四塔精馏工艺的能耗是最低的。同时, 随着塔数的增加, 也会增加设备的费用, 经过计算与总结, 能够得出三塔精馏工艺是在目前甲醇精馏工中最为合适的一种, 既能够降低操作与设备的费用, 又能够有效的降低能耗。

摘要：由于在工业生产中, 甲醇是非常重要的化工原料, 可以用来当做防冻剂、萃取剂以及橡胶加速剂, 也可以当做染料、玻璃纸、喷漆以及人造革等之类的溶剂, 用来清除油漆、颜料等, 具有很广的用途。随着科学技术的不断发展, 甲醇制烯烃的技术也取得了非常大的进展。除此之外, 甲醇还可以用作燃料, 并且是一种清洁燃料, 在环境保护方面有着重要的用途。因此对甲醇的回收与利用的问题也成为了科学家们广泛研究的问题。

关键词：甲醇,水,多效精馏工艺