摘 要：本文介紹了甲醇合成裝置預精餾進料工藝改進措施，用塔底的近MTO級甲醇對進料粗甲醇進行預熱，實現(xiàn)對塔底甲醇的余熱回收。本文同時探討了這些改進對工藝的影響，以期為相關廠家裝置的建設和運行提供參考。

關鍵詞：lurqi;甲醇預精餾;工藝;改進

某項目甲醇項目采用Lurqi甲醇合成工藝，來自合成單元的粗甲醇含有水、溶解氣體及副產(chǎn)的少量低沸物、雜質(zhì)，故需要在預精餾單元去除以上各種雜質(zhì)以期得到滿足工藝要求的甲醇精度。Lurqi甲醇預精餾采用預精餾塔+離子交換樹脂吸附工藝技術生產(chǎn)MTO級甲醇。該流程操作平穩(wěn)，流程簡單，膨脹氣和預塔尾氣送入蒸汽過熱單元作為燃料氣，回收利用，節(jié)省能源、減少污染。

Lurqi甲醇合成裝置來的粗甲醇經(jīng)過膨脹罐閃蒸后送入預精餾塔，進行穩(wěn)定化處理。利用低壓蒸汽作為熱源在預精餾塔中進行預精餾，除去粗甲醇中醛、醚等輕組分以及閃蒸過程中未完全去除的溶解氣體，從而滿足下游MTO裝置對原料甲醇的要求。

1 Lurqi甲醇預精餾原工藝流程

原工藝流程中，來自合成單元的粗甲醇在甲醇膨脹罐（V-0001）中被脫鹽水洗滌，出甲醇膨脹罐的約40℃粗甲醇直接進入預精餾塔（T-0001），粗甲醇中的溶解氣體及低沸物被分離，塔頂氣體經(jīng)空冷器（AC-0001）冷凝后進入甲醇回流罐（V-0002），不凝氣經(jīng)加熱器（E-001）加熱后送至蒸汽過熱單元，甲醇溶液由罐底的甲醇回流泵（P-0001）送回預精餾塔;塔底的近MTO級甲醇（89℃）通過甲醇輸送泵（P-002）加壓，然后由甲醇冷卻器（E-003）冷卻后送入下游裝置進行進一步凈化。塔底再沸器（E-002）以低壓蒸汽為熱源。原流程詳見圖1。

圖1? ? 原甲醇預精餾流程

2 優(yōu)化改進后工藝流程

原工藝流程并未對預精餾塔的進料進行預熱，從流量角度考慮，預精餾塔進料同近MTO級的甲醇出料基本相當，僅僅去除了少量的輕組分。因此如果用塔底的熱近MTO級甲醇對進料粗甲醇進行預熱，可以實現(xiàn)對塔底甲醇的余熱回收。詳見圖2，在預精餾塔進料管線上增設換熱器（E-0004），用塔底出料對進料甲醇進行預加熱。這樣不僅可以降低甲醇冷卻器的循環(huán)水消耗，而且通過對進料粗甲醇的預熱，提高了預精餾塔的進料溫度，也達到了降低再沸器蒸汽消耗的目的。

在優(yōu)化流程中，來自甲醇膨脹罐的預精餾塔進料粗甲醇先經(jīng)過甲醇進料預加熱器（E-004），被預熱后至約70℃后再進入預精餾塔，熱側流體為甲醇輸送泵出口甲醇，冷卻后至甲醇冷卻器冷卻后送至下一段工序。為保證裝置的穩(wěn)定運行，若新增換熱器（E-004）出現(xiàn)故障，可將該設備切出，以原設計流程操作。故在新增換熱器（E-004）冷流體管路及熱流體管路均設置切斷閥門，保證穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖2? ?預精餾塔優(yōu)化流程

3 工藝核算分析

3.1 熱量衡算

經(jīng)綜合考慮，甲醇進料預加熱器（E-004）選擇板式換熱器。流程變更后，出塔熱量未發(fā)生變化（這里暫不考慮增加預塔進料預熱器后近MTO級甲醇冷卻所用循環(huán)水消耗的減量），因此增加了換熱器后進料流股所帶來的益處是進料熱量增加，考慮熱平衡，則再沸器的蒸汽消耗將降低。

新增甲醇進料預加熱器（E-004）將預精餾塔進料預熱至70℃后進入預精餾塔，而塔底近MTO級甲醇被冷卻至59℃再進入甲醇冷卻器，新增換熱器的熱負荷Q=7.26MW，則再沸器的熱負荷由原先的33.60MW減為26.34MW。再沸器所需蒸汽為0.35MPaG，148℃飽和蒸汽，查表所得飽和該壓力下飽和蒸汽比焓為HS=2743.52kJ/kg，飽和水比焓為HL=623.69 kJ/kg，則原設計中蒸汽消耗量為：

M1=Q3×3600/（HS-HL）=33.60×3600/（2743.52-623.69）=57.06t/h

新增甲醇進料預加熱器（E-004）后蒸汽消耗量為：

M2=Q6×3600/（HS-HL）=26.34×3600/（2743.52-623.69）=44.73t/h

據(jù)此可節(jié)省蒸汽消耗12.33t/h，占原蒸汽消耗的21.6%。

同理，甲醇冷卻器（E-0003）的熱負荷減量為7.26MW，原換熱器熱負荷由9.54MW減為2.28MW。原設計中循環(huán)水消耗為829m3/h，新增換熱器后消耗量為198m3/h，循環(huán)水消耗的減量為631m3/h，占原循環(huán)水消耗的76.1%。

3.2 預精餾塔水力學分析

考慮到預精餾塔的進料溫度升高，需要對精餾塔的塔盤水力學參數(shù)、進料塔盤的位置進行核算。由于精餾塔總共40塊塔盤，原設計塔頂操作溫度83℃，塔底操作溫度為89℃，逐塊塔盤的溫度梯度并不大，40℃的進料進入塔盤后迅速被加熱參與傳質(zhì)過程;并且預精餾塔的操作主要以除去粗甲醇中的輕組分為主，這些輕組分在操作溫度下基本已處于氣相中，因此，將進料加熱至70℃后，并不會對塔盤上的氣液平衡產(chǎn)生大的影響，維持原精餾塔的塔盤水力學參數(shù)及進料塔盤位置仍然可以滿足分離要求。

4 總結

本文以工藝包為基礎，討論了Lurqi甲醇合成裝置預精餾部分工藝改進措施，并分析了這些改進措施對工藝的影響。可以看出，這些改進主要集中在節(jié)能方面，這也符合技術發(fā)展的趨勢。由以上計算分析可見，流程優(yōu)化收益效果明顯，且對合成主裝置操作基本無影響，變更合理，節(jié)能效果較好。目前該裝置運行良好，實際運行數(shù)據(jù)也和預期相符，節(jié)能創(chuàng)效效果顯著。但同時我們也看到，經(jīng)過幾十年運行經(jīng)驗的積累，Lurqi甲醇合成裝置預精餾技術已基本成熟，沒有出現(xiàn)根本性的工藝改進，目前的改進主要還是在一些工藝細節(jié)上。希望在此討論的部分工藝改進措施能夠為廠家裝置的建設和運行提供參考。

參考文獻：

[1]劉興高.精餾過程的建模、優(yōu)化與控制[M].北京：科學出版社，2007.

[2]王松漢.石油化工設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.

作者簡介：

王麗娜（1983- ），女，吉林松原人，工程師，碩士（太原理工大學，2009年），物理化學，目前主要從事甲醇合成相關工藝設計工作。