第七章 粗甲醇的精制

b. 分析方法
蒸馏量 醛酮含量 密度 高锰酸钾实验
碱度
水溶性 酸度 沸程
（4） 精制的要求及方法 a. 精制要求
优质甲醇的指标：沸程短，纯度高，稳定性好，有机杂质 含量极少。 一般精甲醇中各组成含量要求范围：P161 精甲醇中可能含有痕量的金属，如铁、锌、铬、铜等（萃 取蒸馏加水、催化剂尘粒及设备和管道污物带入的），应将 其换算为氧化物，含量一般不超过1×10-4～4×10-4%。
c. 防止精甲醇水分超标
工艺方面：回流比小，重组分上移，会造成水分超标。加大 回流比，并控制好精馏段灵敏板温度。 设备方面：主精馏塔的回流冷凝器泄漏或精甲醇采出冷却器 泄漏均会使精甲醇水分超标（通过测回流液中的水分和比重查 冷凝器泄漏） 。主精馏塔内件损坏，分离效率降低也会使精甲 醇中水分含量增加。加大主精馏塔回流比补救。
二、粗甲醇精馏的工艺流程
在制定粗甲醇精馏工艺流程时，应考虑以下问题： 根据粗甲醇的质量制定精馏工艺流程的复杂程度。 在简化工艺流程时，还应考虑甲醇产品质量的特殊要求及蒸 馏过程中甲醇的收率。 降低蒸馏过程的热负荷。
蒸馏工艺操作集中控制。
重视副产品的回收。 环境保护。
（1） 带有高锰酸钾反应的精馏流程
（2） 温度的控制
① 塔顶温度：常压塔一般控制塔顶温度66~67℃。 ② 精馏塔灵敏板温度：主精馏塔的灵敏板一般选在自塔 底上数第26~30块板，温度控制在70~76℃。 ③ 塔釜：温度控制在106~110℃（与压力有关）。 ④ 提馏段灵敏板温度：一般选在自下而上第6~8 块板， 温度控制在86~92℃。
采出乙醇，制取低乙醇含量的精甲醇。
（2） 再沸器 （3） 冷凝器
四、粗甲醇的精馏操作
（
气液平衡
热量平衡
a. 物料平衡
物料平衡的建立，是衡量精馏塔内操作的稳定程度，它表现在 塔的生产能力大小及产品的质量好坏。 通常应根据进料量和塔顶出料量来保持塔内物料平衡。 从压差的变化上可以看出塔的物料平衡是否被破坏。
高锰酸钾氧化法；
主精馏，脱除重组分和水。
现在工业上主要采用精馏过程！
基本原理
利用蒸馏方法在蒸馏塔的顶部，脱除较甲醇沸点低的轻组分。 （可能有部分高沸点的杂质与甲醇形成共沸物，随轻组分 一起从塔顶除去。） 仍利用蒸馏的方法在塔的底部或底侧除去水和重组分，从而 得到纯净甲醇组分。 其次根据精甲醇对稳定性或其他特殊指标的要求，采取必要 的辅助方法。
b. 精制方法
精制方法
物理方法
化学方法
一般考虑粗甲醇精制方法的原则： 无论采用何种催化剂、原料气和合成条件制得的粗甲醇， 蒸馏方法是不可少的； 粗甲醇一般呈酸性，需要用碱中和；
是否需要用化学方法进行处理，在于粗甲醇中还原性杂质 的含量。
传统的在30MPa压力下使用锌铬催化剂制取的粗甲醇，常 按下列顺序进行精制： 加碱中和； 脱除二甲醚； 预精馏，脱去轻组分；
（4） 产品质量的控制 a. 提高精甲醇的稳定性 预精馏塔操作：维持适当的负荷，适宜的回流比和合理的 塔内温度分布与稳定以外，最关键的是进行好萃取精馏操作。 （主精馏塔回流比2.0~2.5，加水量一般不超过粗甲醇进料量 的20%） 主精馏塔：维持正常的操作参数。 防止重组分上升：维持好三个平衡，控制好塔温。 防止轻组分下移：控制好回流比和塔温。
第七章 粗甲醇的精制
一、粗甲醇的精制原理
（1） 粗甲醇的组成
氢碳比例失调，醇分离差及ZnO的脱水作用→二甲醚 氢碳比例太低，催化剂中存在碱金属→高级醇 反应温度过高，甲醇分离不好→醚、醛、酮等羰基化合物 进塔气中水汽浓度高→有机酸
催化剂及设备管线中带有微量的铁→各种烃
原料气脱硫不彻底→硫醇、甲基硫醇 联醇工艺中混入氨→有机胺
中和→脱醚→预精馏脱轻组分杂质→氧化净化→主精馏脱水 和重组分→精甲醇
（2） 单塔流程
（3） 双塔流程
（4） 制取高纯度甲醇流程
（5） 双效法三塔粗甲醇精馏工艺流程
工艺特点 经预蒸馏塔脱除了轻组分杂质后的预后甲醇分离是由两个 主精馏塔来完成的。 加压塔操作压力0.57MPa ，压力提高，相应塔中液体也升 高（塔顶121℃，塔底127 ℃) 。 加压塔的回流比，常压塔的负荷，以及加压塔的控制，这 三者相互影响。
b. 防止精甲醇加水混浊
第一类杂质（精馏塔顶部的初馏物）：加强预精馏塔的操 作，控制加水量（15~20%） 第二类杂质（预精馏塔的釜液-含水甲醇）：控制好主精 馏塔的操作。 严格控制塔内的各操作条件，特别是精馏段内的灵敏板 温度，避免重组分上升。 在提馏段内应坚持采出重组分-异丁基馏分，同时可将 第二类杂质一并排出。
（3） 影响精馏操作的因素与调节
一般影响精馏塔操作的主要因素
进料的状态、组成、流量。 物料的采出量。 回流比。
操作要点
①在稳定塔压下，采用较高的蒸气速度操作，这样既可提高 传质效果又最为经济； ②选择适宜回流比，降低能量消耗； ③一般在进料稳定和变化缓慢的情况下，通过经常性小量调 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， 维持好塔内物料、汽液及热量三个平衡，使产品甲醇达到质 量指标。
b. 气液平衡
汽液平衡主要体现在产品的质量及损失情况，它是靠调 节塔的温度、压力及塔板上汽液接触情况来实现的。
在一定的温度、压力下，具有一定的汽液平衡组成。
对于甲醇精馏塔来说，一般操作压力为常压，每层塔板 上的温度反映了该板上的汽液组成，其组成随着温度而 变化。
c. 热量平衡
热量平衡是实现物料平衡和汽液平衡的基础，而又依附 于物料平衡和汽液平衡。 精馏操作主要是通过调节的手段，维持好物料、汽液、 热量三个平衡，掌握好温度、压力、液面、流量及组成 的变化规律及其相互的有机联系。 通常是根据塔的负荷，供给塔釜一定的热量，建立热量 平衡，随之达到一定的汽液平衡，然后用物料平衡作为 调节手段，控制热量平衡和汽液平衡的稳定。
三、粗甲醇精馏的主要设备
（1） 精馏塔 具有适宜的流体力学条件，使汽液两相接触良好。 要求有较高的分离效率和较大的处理量，同时要求在宽广的 汽液负荷范围内塔板效率高而且稳定。 蒸气通过塔的阻力要小。
塔的操作稳定可靠，反应灵敏，调节方便。
结构简单、制造成本低、安装检修方便。
预精馏塔： 脱除粗甲醇中的二甲醚； 加水萃取，脱除与甲醇沸点相近的轻组分； 除去其他轻组分有机杂质。 主精馏塔： 将甲醇组分和水及重组分分离，得到产品精甲醇； 将水分离出，并尽量降低其有机杂质的含量，排除系统； 分离出重组分-杂醇油；
4、增加电导率的杂质：胺、酸、金属及不溶性残渣。 5、无机杂质：机械杂质及微量其他杂质。如：粉末压制 而成的铜基催化剂；设备、管道、容器等受到硫化物、有机 酸的腐蚀导致微量含铁杂质→羰基铁。
（3） 精甲醇的质量标准及分析方法 a. 质量标准 精甲醇的质量是根据用途不同而定，各国的甲醇质量标准 有所差异。 “化学纯”、“分析纯”、“无水甲醇”。 特殊的高纯度精甲醇需要特殊的加工工艺。（甲醇是吸湿 性很强的液体→贮存、包装、运输等采取特殊措施。）
2、水：与有机杂质混溶或形成水-甲醇-有机物的多元恒沸物。 3、还原性物质:异丁醛、丙烯醛、二异丙基甲酮、甲酸、丙烯、 甲酸甲酯、甲胺、丙醛等。由于碳碳双键和碳氢双键存大，很 容易被氧化，影响精甲醇的稳定性。
异丁醛：沸点64.5℃，与甲醇沸点相近，很活泼，很容易被 氧化。 丙烯醛：CH2=CH-CHO，沸点52.5℃，易溶于水和乙醇。 具有烯和醛的性质，还原性很强，对甲醇影响很大。 二异丙基甲酮：(CH3)2CHCOCH(CH3)2，沸点123.7℃。含 有α-叔氢的酮类，在碱性溶液中易向烯醇式互变异构体转 化（易氧化）。 甲酸：沸点100.5℃，影响甲醇的酸值和稳定性。
粗甲醇的组成很复杂，用色谱或色谱-质谱联合分析方法 将粗甲醇进行定性、定量分析，粗甲醇中除了含有甲醇 和水之外，还含有醇、醛、酮、酸、醚、酯、烷烃、羰 基铁等几十种微量有机杂质。
用不同方法生产的粗甲醇组成见P156。
粗甲醇中各组分按沸点顺序排列见P157 。
（2） 粗甲醇中杂质的分类
1、有机杂质：醇、醛、酮、醚、酸、烷烃等。