吳珍漢

(安徽昊源化工集團(tuán)有限公司，安徽阜陽(yáng) 236000)

精甲醇在工業(yè)上的用途十分廣泛，是重要的基本有機(jī)化工原料之一，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運(yùn)輸業(yè)等方面具有廣泛的用途，主要用于制造甲醛、乙酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。精甲醇亦可代替汽油作燃料使用，精甲醇和汽油(柴油)或其他物質(zhì)可混合成適于各種用途的工業(yè)用或民用新型燃料，精甲醇和汽油混合可作為燃料用于運(yùn)輸業(yè)[1-2]。

精甲醇新能源主要表現(xiàn)在甲醇汽油用于汽車燃料。因?yàn)橐话闫蛠?lái)源于原油，而甲醇可以來(lái)源于煤、天然氣、焦?fàn)t氣、煤層氣、氮化工企業(yè)及高硫高灰的劣質(zhì)煤資源，所以對(duì)于缺少原油和油氣、富有煤炭的國(guó)家，可以說(shuō)是一種新的汽車燃料源。

1 項(xiàng)目背景

安徽昊源化工集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱安徽昊源)二期航天爐項(xiàng)目，采用航天粉煤加壓氣化技術(shù)。甲醇合成采用南京國(guó)昌化工科技有限公司全軸向水冷板低壓甲醇合成工藝，配套200 kt/a甲醇精餾裝置于2014年7月開車，出現(xiàn)了蒸汽消耗高、精甲醇產(chǎn)品乙醇含量高及原料粗醇消耗高等問(wèn)題，不利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。為此，安徽昊源于2015年4月和2016年1月合計(jì)投資120萬(wàn)元對(duì)裝置進(jìn)行節(jié)能改造，改造完成后裝置運(yùn)行穩(wěn)定，噸甲醇產(chǎn)品蒸汽消耗下降明顯，甲醇產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到GB/T 338—2011優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。

2 甲醇精餾工藝流程

航天爐低壓甲醇合成系統(tǒng)生產(chǎn)的粗甲醇(質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%～90%)加熱至68 ℃后進(jìn)入預(yù)精餾塔，在預(yù)精餾塔回流罐中加一定量的軟水，控制預(yù)后密度在0.84～0.86 g/cm3；同時(shí)，加入稀堿液中和，利用萃取和精餾原理，脫除粗醇中醚、醛、酮、有機(jī)酸、有機(jī)胺、硫醇等輕組分。脫除輕組分的物料通過(guò)加壓精餾塔入料泵加壓后再進(jìn)入加壓精餾塔(部分可進(jìn)入常壓精餾塔)進(jìn)行加壓精餾，從加壓精餾塔回流泵出口采出部分精甲醇成品，另一部分作為回流液回流至加壓精餾塔[3-4]。

加壓精餾塔釜物料利用自身壓差進(jìn)入常壓精餾塔進(jìn)行常壓精餾，進(jìn)一步脫水，去除異丁酸等組分，從常壓精餾塔回流泵出口采出部分精甲醇成品，另一部分作為回流液回流至常壓精餾塔。常壓精餾塔釜的物料(水、高沸點(diǎn)物質(zhì))經(jīng)管道排放至污水處理站。

3 主要設(shè)備

甲醇精餾設(shè)備的優(yōu)劣是裝置運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)，精餾塔的填料、塔盤運(yùn)行效果、再沸器和冷凝器的熱傳導(dǎo)效果以及設(shè)備腐蝕、內(nèi)漏問(wèn)題的解決，都是直接影響甲醇精餾裝置的生產(chǎn)運(yùn)行周期、消耗、質(zhì)量的主要因素。其主要設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 甲醇精餾裝置主要設(shè)備參數(shù)

4 生產(chǎn)運(yùn)行情況

4.1 甲醇精餾裝置運(yùn)行情況

經(jīng)過(guò)3年多的運(yùn)行，安徽昊源航天爐二期運(yùn)行日趨穩(wěn)定成熟，配套的甲醇精餾裝置實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。裝置自開車以來(lái)的運(yùn)行及負(fù)荷情況(2014年7月至12月生產(chǎn)，2015—2017年因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和甲醇產(chǎn)品市場(chǎng)影響沒(méi)有連續(xù)運(yùn)行)見(jiàn)表2。

表2 生產(chǎn)運(yùn)行及負(fù)荷情況

4.2 主要工藝指標(biāo)

生產(chǎn)正常時(shí)的工藝調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的物料平衡、熱量平衡和汽液平衡，三者相互影響。甲醇精餾工藝調(diào)節(jié)重點(diǎn)在一個(gè)“穩(wěn)”，在一切工藝調(diào)節(jié)中都必須緩慢進(jìn)行，需要強(qiáng)調(diào)緩慢，就是對(duì)系統(tǒng)中的進(jìn)料量、壓力、溫度、回流比、蒸汽加熱量等關(guān)鍵指標(biāo)要緩慢調(diào)節(jié)，必須在上一步調(diào)節(jié)穩(wěn)定后才能進(jìn)行下一步調(diào)節(jié)，否則可能造成平衡失調(diào)，生產(chǎn)難以進(jìn)行。

表3 主要工藝參數(shù)

5 工藝調(diào)整和技術(shù)改造

5.1 工藝調(diào)整

通過(guò)對(duì)加壓精餾塔、常壓精餾塔回流比的調(diào)整控制精甲醇乙醇含量；控制常壓精餾塔靈敏點(diǎn)溫度、塔釜溫度在指標(biāo)范圍內(nèi)，減少?gòu)U水中的甲醇含量；應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)塔不凝氣放空溫度，脫除輕組分的同時(shí)減少甲醇放空消耗。

5.2 技術(shù)改造

將進(jìn)預(yù)精餾塔回流罐的常溫脫鹽水改為冷凝液，節(jié)約用水的同時(shí)提高了熱量的回收利用。改造前，預(yù)精餾塔回流溫度為49 ℃；改造后，預(yù)精餾塔回流溫度為55 ℃。將殘液水冷改為粗醇入料降溫，節(jié)約循環(huán)水的同時(shí)提高熱量回收，并進(jìn)一步提高預(yù)精餾塔入料溫度。在預(yù)精餾塔開車正常后，將預(yù)塔再沸器蒸汽改為常壓精餾塔殘液換熱，改造后預(yù)精餾塔不消耗蒸汽。

增設(shè)4#尿素CO2壓縮機(jī)段間換熱器和二甲醚殘液加熱器，以提高加壓精餾塔入料溫度，減小蒸汽消耗。取消原常壓精餾塔入料換熱器，改為加壓塔回流加熱器，常壓精餾塔入料直接進(jìn)，以提高加壓精餾塔回流溫度，減小蒸汽消耗。

2014年9月9日至16日，噸甲醇蒸汽消耗為0.94～0.96 t；工藝調(diào)整后，2015年5月4日至10日，噸甲醇蒸汽消耗為0.87～0.89 t；技術(shù)設(shè)備改造后，2018年3月3日至9日，噸甲醇蒸汽消耗為0.72～0.75 t，改造效果明顯。

6 生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施

6.1 常壓精餾塔放空溫度高

隨著設(shè)備運(yùn)行至后期，降溫冷卻設(shè)備換熱效果下降，甲醇冷凝效果差，精餾塔壓力升高，甲醇消耗增加。為此，在常壓精餾塔放空至水封之間加水冷卻器，控制放空溫度在30～40 ℃冷凝常壓塔放空氣中的甲醇，從而減小甲醇消耗。

6.2 加壓精餾塔、常壓精餾塔精醇采出乙醇高

生產(chǎn)初期，甲醇合成催化劑活性較好，副產(chǎn)物乙醇低；反應(yīng)后期，隨著催化劑活性下降，熱點(diǎn)溫度升高，副產(chǎn)物乙醇含量增加，造成甲醇精餾中對(duì)乙醇處理困難。

為降低乙醇含量，根據(jù)粗甲醇組分做出如下調(diào)整：①增加加壓精餾塔、常壓精餾塔回流；②控制常壓精餾塔靈敏度溫度在75～83 ℃；③增加雜醇的采出量，同時(shí)注意預(yù)精餾塔放空溫度的控制，防止輕組分帶入精醇中。

6.3 精甲醇?jí)A度高

根據(jù)本裝置生產(chǎn)狀況，分析造成精甲醇產(chǎn)品堿度高的原因及給出處理方法：①粗醇含胺類物質(zhì)多，預(yù)精餾塔脫醚、氨類物質(zhì)效果差，應(yīng)控制粗醇質(zhì)量，調(diào)整粗醇入料的同時(shí)穩(wěn)定預(yù)精餾塔操作，提高預(yù)精餾塔放空溫度；②加堿量過(guò)大，控制預(yù)后pH在7.5～9.0；③精餾塔填料或分布器損壞造成液泛，應(yīng)穩(wěn)定生產(chǎn)負(fù)荷，穩(wěn)定回流，檢修分布器和填料后，避免液泛的產(chǎn)生。甲醇產(chǎn)品質(zhì)量情況見(jiàn)表4(2018年3月)。

表4 甲醇產(chǎn)品質(zhì)量情況

7 效益分析

該甲醇精餾裝置經(jīng)工藝調(diào)整及技術(shù)改造后，蒸汽消耗下降，噸甲醇平均蒸汽消耗由2014年的0.95 t降至2017年的0.73 t，按1.27 MPa飽和蒸汽150元/t計(jì)，則生產(chǎn)成本大幅下降，年節(jié)約蒸汽成本744.48萬(wàn)元。改造后，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品中乙醇含量低于100×10-6，按低乙醇含量的精甲醇比高乙醇含量的精甲醇產(chǎn)品銷售金額提高30元/t、年產(chǎn)量225.6 kt計(jì)，則產(chǎn)品質(zhì)量效益達(dá)676.80萬(wàn)元。2014年6月26日運(yùn)行至今，安徽昊源二期航天爐配套項(xiàng)目甲醇精餾裝置運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)因甲醇精餾裝置故障停車。兩項(xiàng)合計(jì)年增加經(jīng)濟(jì)效益約達(dá)1 421.28萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1] 閆長(zhǎng)江，唐忠鈺.甲醇精餾系統(tǒng)節(jié)能降耗技改總結(jié)[J].氮肥技術(shù)，2015(3)：20.

[2] 陳倩，李士雨，李金來(lái).甲醇合成及精餾單元的能效優(yōu)化[J].化學(xué)工程，2012，40(10)：1- 5.

[3] 付邦琨.甲醇精餾裝置運(yùn)行總結(jié)[J].中氮肥，2014(2)：11- 14.

[4] 師少杰，張曉軍，聶小明.300 kt/a甲醇精餾工序設(shè)計(jì)及運(yùn)行總結(jié)[J].化肥工業(yè)，2009，36(5)：43- 46.