影响精甲醇产品质量的因素及控制措施

2022-09-10

鲁化Ⅱ期续建工程10万吨/年, 经过2003年扩产改造, 目前已达到18万吨/年。甲醇精馏系统的任务就是脱除粗甲醇中的二甲醚等轻组分及水、乙醇等其它重组分、生产出GB338—2011优等级的精甲醇, 同时副产杂醇油及预塔馏分。2007年甲醇精馏扩产, 采用双套三塔精馏工艺, 精甲醇产品质量指标依据国标GB338—2011执行, 精甲醇质量保持优等品率为100%, 取得了较好的经济效益。

一、三塔精馏工艺简述

由甲醇合成系统来的粗甲醇, 经入塔预热器加热, 送入预精馏塔上部进料, 预精馏塔塔顶蒸汽经冷凝器, 冷凝下来的液体送往预塔回流槽, 经预塔回流泵送至预塔顶部打回流。预精馏塔塔底甲醇, 经加压塔给料泵送至加压精馏塔。加压塔顶甲醇蒸汽作为常压精馏塔塔底热源后, 两加压塔顶部的甲醇蒸汽本身被冷凝成了液体, 合并为一路后进入加压塔回流槽, 一部分作为加压塔回流, 其余部分冷却后作为产品送入精甲醇贮槽。

由加压塔塔底排出的甲醇溶液送至常压精馏塔作为进料, 常压塔塔顶排出的甲醇蒸汽混合后经水冷器冷至≤40℃, 汽液混合物进入常压塔回流槽, 经回流泵加压后, 一部分作为回流, 其余部分作为产品送往精甲醇贮槽。

二、影响甲醇产品质量的因素及控制措施

精馏操作的好坏, 将直接影响产品的质量、产量和消耗定额等工艺指标。精甲醇产品质量是否稳定, 主要受水溶性、水份、酸度、稳定性 (K值) 等几方面的影响, 以下分类阐述。

1. 精甲醇产品质量酸度的控制

粗甲醇中含有一些酸性物质和胺类物质, 在精馏系统中这些酸性物质常会腐蚀塔内件和塔体, 降低塔的使用寿命。我们在预塔进料的同时补入1—5%的碱液, 中和酸性物质, 消除腐蚀。甲醇扩产后, 精馏系统负荷较大, 预塔中轻组份不易去除干净, 我们进行了改造, 将预塔前预热器更换为预热分离器, 预热分离器的热源来自再沸器的冷凝液, 这样既充分利用了热源, 又达到提高温度分离轻组份的目的。此改造后, 精甲醇酸度指标明显好转。

2. 精甲醇产品质量水混溶性试验的控制

水溶性试验不合格, 主要是由于预精馏塔脱除轻组份不完全, 主精馏塔重组份上移所致。我们采取了几种方法:

(1) 适时采出杂醇油。在预塔塔顶冷凝器去回流槽的管线上设有一个杂醇油采出点, 降低预塔回流液中的共沸物, 在老常压塔下部第五、七块塔板处设有侧线采出, 新常压塔下部第24、26、28塔板处均设有侧线采出, 以降低主塔下部高沸点物的富集浓度, 改善塔的操作, 有利于提高产品质量。

(2) 加入萃取水。在预塔回流槽中加入脱盐水作为萃取剂, 加入的萃取水与甲醇形成共沸物, 共沸物的沸点比甲醇沸点低的那部分杂质被分离脱除。萃取水的加入量一般不超过入料量的20%。萃取水加得多, 会导致主精馏塔的负荷加重, 增加蒸汽能耗。摸索出以下几点: (1) 根据分析预塔底部甲醇含量80%左右, 调节脱盐水量; (2) 根据合成气二氧化碳含量的高低, 适当减加补水量; (3) 控制预塔塔顶塔釜温差3-5℃, 加压塔塔顶塔釜温差9-11℃左右, 若温差过大, 则适当减少补水量; (4) 根据甲醇合成粗甲醇浓度来调节补水量。

(3) 预精馏塔塔顶不凝气温度的控制, 对产品水溶性也有较大影响。放空的不凝气温度控制得过低, 低沸物重新被冷凝下来, 进入回流液中, 带入主精馏塔中, 最终导致成品精醇中水溶性不合格。我们将预精馏塔不凝气温度控制在38℃以上45℃以下, 对低沸物的脱除较为有利。

3. 精甲醇产品质量分析中乙醇的控制

公司外售产品中要求乙醇含量<50ppm, 甲醇中乙醇含量的控制是个需要综合考虑的问题, 与甲醇合成和精馏都有关系, 降低甲醇中乙醇含量重点在甲醇精馏。主要有以下手段:

(1) 降低循环气温度, 减少循环气中甲醇含量。循环气中甲醇含量高, 会导致合成甲醇反应转化率低, 容易使生成乙醇的副反应发生。

(2) 新鲜气CO含量不能高。CO含量高, 副反应多, 适当提高CO2, 抑制乙醇副反应的发生。

(3) 在生产过程中通过实验室分析数据可知, 乙醇主要积累在采出塔中, 根据精馏塔的负荷加大回流, 降低温度, 尽量将乙醇的富集区控制在精馏塔的中下部;加大杂醇油的采出, 控制常压塔中部温度, 使乙醇富集区集中在杂醇油采出口;预精馏塔加萃取水降低粗甲醇浓度, 通过用水稀释浓缩粗甲醇中的乙醇, 来控制精馏过程中乙醇上移带入精甲醇中。

4. 精甲醇产品质量分析中水份的控制

精醇产品水份优等品的指标是小于0.1%。水份超标, 主要是重组分上移所致。操作实践中, 表现在回流比偏小, 或是公用工程 (水、汽) 变化而影响塔内温度平衡、压力平衡被打破而发生。此时应加大回流比, 控制好精馏段灵敏板温度。主精馏塔内件损坏, 分离效率降低也会使产品水份上升, 此时也只能通过加大回流比来补救。