甲醇回收塔
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图1 双效并流流程和双效顺流流程甲醇-水体系单塔精馏与双效精馏流程比较樊晶1,张奉波2(1.北京石油化工工程有限公司, 北京 100107)(2.北京低碳清洁能源研究所, 北京 102211)[摘 要] 以11万吨/年二甲醚合成装置中甲醇回收塔为实例,采用Aspen Plus软件研究了甲醇回收塔单塔、并流型、顺流型双效精馏流程,在相同的设计基准及要求下,从设备投资及节能效果两方面,综合分析评价不同方案的优劣。
结果表明,并流双效流程的冷凝器和再沸器负荷分别下降了42.21%和49.63%,每年可节约运行成本252.714万元。
对于本项目中给定的进料,并流双效精馏是最佳的甲醇-水体系分离方案。
[关键词] 甲醇-水;流程模拟;双效精馏;节能作者简介:樊晶(1987—),女,山西永济人,硕士学位,工程师,从事化工工艺设计工作。
精馏是石油化工行业重要的分离操作单元,同时又是一个非常耗能的单元操作过程,为了降低其能耗,可以采用多种措施。
多效精馏就是其中行之有效的措施之一。
多效精馏是将精馏塔分成压力不同的多塔,压力较高塔的塔顶蒸汽向压力较低塔的再沸器供热,同时塔顶蒸汽被冷凝。
因此在多效精馏中只是第一个塔的塔釜需要加入热量,最后一个塔的塔顶蒸汽需要冷却介质进行冷凝,而其余各塔则不需要由外界进行供热和冷却,所以与单塔相比,多效精馏具有非常明显的节能效果[1]。
近年来随着能源紧张和人们环保意识的增强,多效精馏在化工行业逐渐受重视。
工业上广泛使用的是双效精馏,实际节能率大约在40%左右[2,3]。
本文以11万吨/年二甲醚合成装置中的甲醇回收塔为实例,采用Aspen Plus 对甲醇回收塔单塔进行模拟计算和优化,并设计了并流型和顺流型两种甲醇-水双效精馏流程,在相同的设计基准及要求下,对比单塔精馏与双效精馏方案的经济成本,找出不同精馏方案之间的差别,对实际生产和工程设计具有一定的指导作用。
1 多效精馏流程根据进料与压力梯度方向的一致性,多效精馏可以分为:(1)并流结构,即原料分配到各塔进料;(2)顺流结构,进料方向和压力梯度的方向一致,即从高压塔进料;2 模拟方法及过程2.1 设计依据表1 不同组成不同压力下甲醇-水体系泡点温度模拟条件:用Aspen Plus 软件模拟;用NRTL-RK 模型计算气液平衡;按理论板数计算。
甲醇精馏工艺流程一、引言甲醇精馏是一种常用的分离和纯化技术,在化工工业中广泛应用。
本文将介绍甲醇精馏的工艺流程及其原理。
二、甲醇精馏工艺流程甲醇精馏工艺一般包括以下几个步骤:料液加热、汽液平衡、精馏塔、冷凝器和收集。
1. 料液加热将含有甲醇的混合物加热至沸点,使其部分液体蒸发成为蒸汽。
这一步骤通常在加热炉中完成,控制加热温度和时间,以确保混合物的充分蒸发。
2. 汽液平衡加热后的混合物在精馏塔中与附着在塔板上的液相进行接触,达到汽液平衡。
在平衡状态下,液相和蒸汽的组成达到一定的比例,这一比例与混合物的物理性质有关。
3. 精馏塔精馏塔是甲醇精馏过程中的关键设备。
它通常由多个塔板组成,每个塔板上都有液相和蒸汽的接触。
在精馏塔中,利用不同组分在液相和蒸汽相之间的分配差异,实现对甲醇的分离。
4. 冷凝器精馏塔中的蒸汽进入冷凝器进行冷却,转变为液体。
冷凝器通常采用冷却水循环冷却的方式,使蒸汽迅速冷却,凝结成液体。
冷凝器的效率对甲醇的回收率有重要影响。
5. 收集冷凝后的液体经过收集装置,最终得到纯度较高的甲醇产品。
收集装置通常是一个储存容器,用于收集冷凝后的甲醇液体。
收集后的甲醇可以进一步用于其他工艺或产品的生产。
三、甲醇精馏原理甲醇精馏的原理基于不同组分在液相和蒸汽相之间的分配差异。
在精馏塔中,组分相对挥发性差的物质偏向液相,而相对挥发性较高的物质偏向蒸汽相。
通过不断的汽液平衡和塔板间的传质传热,甲醇与其他组分逐渐分离。
四、总结甲醇精馏是一种常用的分离和纯化技术,其工艺流程包括料液加热、汽液平衡、精馏塔、冷凝器和收集等步骤。
通过控制加热温度和时间,利用精馏塔中的汽液平衡和塔板间的传质传热,可以实现对甲醇的分离和纯化。
甲醇精馏的原理基于不同组分在液相和蒸汽相之间的分配差异。
精馏工艺在化工工业中具有广泛的应用前景。
通过不断改进工艺流程和设备技术,可以提高甲醇精馏的效率和产量,满足不同领域的需求。
日本甲醇精馏塔爆炸事故
一、事故经过
1991年6月26日,日本某工厂在新型表面活性剂“α-磺基脂肪酸酯”生产中,由于甲醇和过氧化氢反应生成微量的甲基过氧化物,并在精馏塔停止运转过程中,在局部从0.1%浓缩到百分之几十而发热,导致精馏塔发生爆炸,造成2人死亡,13人受伤,塔及周围设施遭到严重破坏。
α-磺基脂肪酸酯生产设备于1991年1月完成,2月进入正常运行。
6月19日21时35分,磺化反应装置启动,20日2时46分,回收甲醇开始供给甲醇精馏塔。
26日8时9分,磺化反应装置停车;9时06分,停止向精馏塔供给回收甲醇,同时减小再沸器的蒸气量,将精制甲醇的馏出量从正常的350kg/h降至150kg/h,之后保持“待机状态”;9时55分,为了使甲醇和水更好地分离,停止精制甲醇的馏出,浓缩甲醇全部返回塔内进行“全回流操作”;10时05分左右,停止向塔内回流,并增大再沸器的蒸气量,精馏塔内的甲醇残液全部从塔顶推出进入“焚烧操作”,10时15分左右,爆炸发生(事故发生前0.2s,工艺温度和压力没有异常)。
爆炸发生在精馏塔的上部(从第5层至第26层约7m),塔顶至第4层落至地下,塔壁碎片最大飞至1300m,大部分散落在半径为900m的范围内,第27层以下的塔壁碎片残留在原地。
据推算,爆炸当量相当于10~50kg TNT。
二、事故危害
爆炸造成2人死亡,1人重伤,1人中度受伤,11人轻伤。
精馏塔完全破坏,塔周围50m内的窗户玻璃全部损坏,。
甲醇精馏系统的简介及优化摘要:近年来,随着科学技术的发展和能源结构的改变,甲醇开辟了许多新的用途,甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。
随着产量的增加,对精甲醇产品的质量也有了更高的要求,部分新上甲醇项目要求甲醇质量符合美国联邦AA级(O-M-232E)标准。
其中对乙醇的含量有了更苛刻的规定(乙醇≤10ppm)。
在这样一个形势下,甲醇精馏系统的节能降耗和精甲醇品质成为各厂家关心的主要话题。
关键词:精馏流程指标优化一、现有甲醇精馏系统简介1.两塔流程双塔流程中粗甲醇的精馏分为两个阶段,先在预塔中脱除轻馏分,主要是二甲醚。
脱除轻馏分的甲醇再送入重馏分塔-主塔,进一步把高沸点的重馏分杂质分离,从而可得到高纯度的精甲醇。
因在主塔塔顶其中有时可能混有极少的低沸点杂质,所以在距塔顶3~7块塔板上进行精甲醇采出。
双塔精馏流程对乙醇的分离程度较差,由于它的挥发度和甲醇比较接近,分离较为困难。
在一般双塔流程中,根据粗甲醇质量不同,精甲醇中乙醇含量约为400~600mg/kg。
远远达不到美国AA级标准。
2.三塔流程粗甲醇进入预精馏塔,在预精馏塔中除去其中残余溶解气体和低沸物,预后甲醇经加压泵升压后,进入加压塔,加压塔的操作压力约为0.5-0.6(G)MPa,塔顶操作温度约为121℃。
加压塔采用低压蒸汽加热的热虹吸式再沸器向塔内提供热量。
塔顶甲醇蒸汽进入常压塔再沸器,利用气相甲醇的冷凝潜热加热常压塔的塔釜,同时气相甲醇被冷却。
加压塔底部排出的甲醇溶液送至常压塔下部,常压塔塔顶得甲醇蒸汽冷凝后一部分回流,一部分作为产品采出。
塔釜废水泵送至污水处理装置。
二、甲醇精馏系统指标1. 甲醇蒸汽消耗一般双塔精馏蒸汽消耗为1.8吨蒸汽/吨精甲醇,但其设备投资少,流程简单。
目前新上甲醇精馏流程采用较少。
普通三塔甲醇精馏系统(预塔、加压塔、常压塔)蒸汽耗量约1.2吨蒸汽/吨精甲醇。
甲醇质量一定的情况下影响甲醇蒸汽耗量的主要因素是精馏塔操作的回流比。
耐用型甲醇多效热泵精馏塔,高效型甲醇蒸馏设备,,公司不断发展新的技术和优良体系,为我们开发更好的产品并且为客户提供更高水平的服务,同时为员工创造一个良好的发展环境和空间。
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一、甲醇多效热泵精馏塔,甲醇蒸馏设备概述:甲醇是一种重要的基础有机化工原料和新型能源燃料,工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳加压催化加氢的方法,工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序,甲醇精馏的主要任务是脱除易挥发组分如二甲醚,以及难挥发的乙醇、高碳醇和水,生产符合产品要求的精甲醇;随着煤化工行业的蓬勃发展,甲醇精馏装置的规模也越来越大,如何降低甲醇精制装置单吨精甲醇的能耗已成为企业生存和提高竞争力的关键,广大科研工作者和工程技术人员以此为研究对象进行深入研究。
目前广泛采用的三塔甲醇精馏(顺流双效精馏)工艺,即粗甲醇顺序通过预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔进行精馏分离,在加压塔塔顶出料和常压塔塔顶出料分别获得甲醇产品;分离顺序为由预精馏塔脱除粗甲醇中的轻组分,塔釜的预后粗甲醇进入加压精馏塔,利用加压塔塔顶甲醇蒸汽的冷凝潜热作为常压塔再沸热源,实现顺流双效精馏,杂醇从常压塔侧线采出,废水从常压塔塔底排出。
这种方法是常见的粗甲醇精制过程,甲醇精馏过程能耗约为2417-3223 .7MJ/吨精甲醇产品,生产能耗较高,随着甲醇精制规模的扩大,总能量消耗也显著增加,节能型工艺成为行业的优先选择对象。
对现有装置,为降低甲醇精馏的能耗,目前有多种尝试的解决方案,例如增设高压塔,与目前的加压塔耦合,成为五塔三效精馏工艺,或者采用热泵技术;五塔精馏改造模式直接导致场地限制性因素、塔投资增加、安全间距不够等其他问题;对于单一热泵精馏也具有动设备投资增加和用电配电站扩容的工程问题;当前三塔三效技术和改进型的三塔三效技术,对于扩产型节能来讲,塔径偏小的厂家存在难以满足扩产和节能需要的情况,另外,由于负压工况下,甲醇与水,甲醇与乙醇的分离难度降低,可以明显减少能耗,因而具备工程上的优势二、甲醇多效热泵精馏塔,甲醇蒸馏设备主要原理:四塔热泵甲醇精馏方法,采用预精馏塔、负压精馏塔、加压精馏塔、杂醇回收塔四塔热泵热耦合;负压精馏塔塔顶蒸汽经过压缩机一增压升温之后对负压精馏塔再沸器二进行供热;预精馏塔塔顶采出的轻组分杂质,进入到火炬系统进行处理,预精馏塔塔釜经过脱除轻组分杂质的粗甲醇进入到负压精馏塔;负压精馏塔的塔顶采出精甲醇产品,负压精馏塔的塔釜物料进入到加压精馏塔;加压精馏塔塔顶采出精甲醇产品,加压精馏塔侧线采出物料进入到杂醇回收塔,加压精馏塔的塔釜采出废水;杂醇回收塔的塔顶采出燃料甲醇,杂醇回收塔的塔釜采出废水。
甲醇生产副产杂醇的提纯回收甲醇是一种重要的化工原料,在许多工业生产过程中被广泛应用。
而在甲醇的生产过程中,通常会产生一些杂醇,对产品的纯度和质量有一定的影响。
为了提高甲醇的纯度,需要对这些杂醇进行提纯回收。
甲醇生产副产的杂醇主要包括异丙醇、乙醇、正丁醇等。
这些杂醇通常以溶剂的形式随甲醇一起存在。
为了提纯甲醇,我们需要通过一系列的分离和提纯工艺来回收这些杂醇。
我们可以利用蒸馏技术对甲醇和杂醇进行分离。
蒸馏是一种基于物质在不同温度下的沸点差异而实现分离的方法。
通过调节温度和压力,可以将甲醇和杂醇分离出来。
在蒸馏的过程中,我们可以利用分馏塔来进一步提纯甲醇。
分馏塔是一种用于连续分离液体混合物的设备。
在分馏塔中,甲醇和杂醇在不同的塔层中以气体和液体的形式进行传递,通过不断地汽液平衡来实现分离和提纯。
除了蒸馏,还可以采用吸附和萃取等方法来提纯回收甲醇生产副产的杂醇。
吸附是一种通过物质在固体表面之间的分配系数差异实现分离的方法。
我们可以选择合适的吸附剂,通过调节吸附条件,将杂醇吸附到固体表面上,从而实现杂醇和甲醇的分离。
而萃取则是一种基于物质在溶液中的分配系数差异而实现分离的方法。
通过选择合适的萃取剂,可以将杂醇从甲醇溶液中萃取出来,从而实现分离和提纯。
在甲醇生产过程中产生的异丙醇可以通过吸附或萃取方法进行提纯回收。
我们可以利用活性炭等吸附剂将异丙醇吸附到固体表面上,然后通过加热等方式将异丙醇从吸附剂上脱附出来。
或者我们可以选择适当的溶剂作为萃取剂,将异丙醇从甲醇溶液中提取出来,然后通过蒸馏等方法进一步提纯。
甲醇生产副产的杂醇的提纯回收是一个涉及多种工艺的复杂过程。
通过蒸馏、吸附、萃取等方法的组合应用,我们可以有效地提高甲醇的纯度,提供高质量的甲醇产品,同时也能实现对副产杂醇的回收利用,减少资源浪费。
甲醇合成装置尾气甲醇综合回收利用工艺摘要:甲醇合成装置中精馏预塔不凝气、闪蒸气及罐区呼吸阀排气中均含有少量甲醇,且呼吸阀排气现场放空,不仅造成浪费,而且不符合环保要求。
为了环保和节能起见,我们通过一系列技术改造,对以上三种气体中的甲醇进行回收利用,在确保达标排放的同时,还能创造一定的经济效益,最终达到节能减排增效的目的。
关键词:甲醇合成;预塔不凝气;闪蒸气;回收利用;节能;减排中图分类号:TQ423.2 文献标识码:A陕西润中清洁能源有限公司60万吨/年甲醇项目合成装置采用瑞士卡萨利技术,精馏系统采用四塔精馏技术,罐区设置粗甲醇中间罐、精甲醇中间罐、异丁基油罐及精甲醇成品罐。
在实际生产过程中,预塔不凝气中甲醇夹带损失尤为明显,闪蒸气和罐区呼吸阀排气中含有微量甲醇,甲醇排放损失均高于设计值。
为了响应国家“节能减排”号召,降低甲醇排放损失,进一步降低甲醇生产成本,提升企业核心竞争力。
我公司通过多次讨论研究,计划对以上损失点进行节能减排技术改造,以达到安全环保和节能降耗的目的。
1、主要工艺原理甲醇和水可以任意比例互溶,也就是说甲醇在水中的溶解度是无限大的。
而常温常压下,1体积的水只能吸收1体积的的CO2。
因此水对甲醇尾气的吸收具有一定的选择性。
用极少量的脱盐水吸收尾气中的雾状甲醇和气态甲醇,使其变成甲醇水溶液,从而回收利用。
2、精馏预塔不凝气甲醇回收我公司甲醇精馏系统原设计预塔不凝气放空温度40℃,压力0.05MPa,预塔不凝气设计流量304Nm³/h,气相甲醇含量24.69%(V),其它主要组分为:H2:0.0347%、N2:0.0396%、CO:0.0458%、CO2:58.43%、CH4:0.0658%,Ar:0.0286%、H2O:0.0002%、二甲醚:10.15%、MFOR:4.54%。
折算出对应气相甲醇流量为74.8Nm³/h。
在夏季高温期,由于预塔热负荷控制不合理、环境温度高导致预塔空冷器换热温差小及水冷器换热差等因素影响,预塔不凝气温度均高于设计值,平均温度在54℃,随着放空温度的上升,气相中甲醇饱和蒸汽分压上升,对应甲醇流量呈线性上升趋势,预塔不凝气流量随之增加,甚至超出流量计量程,甲醇夹带损失严重。
甲醇精馏不凝气回收利用,实现精馏系统废气零排放发布时间:2023-02-17T00:50:04.406Z 来源:《中国科技信息》第2022年第9月第17期作者:李志义杨华[导读] 在焦炉煤气制甲醇工艺中,精馏系统采用三塔精馏工艺,预塔的主要作用是脱除二甲醚和其他沸点低于甲醇的轻组分,轻组分从塔顶脱除。
李志义杨华定州天鹭新能源有限公司河北定州 073000摘要:在焦炉煤气制甲醇工艺中,精馏系统采用三塔精馏工艺,预塔的主要作用是脱除二甲醚和其他沸点低于甲醇的轻组分,轻组分从塔顶脱除。
精馏缓冲槽的主要作用是减压缓冲和闪蒸,闪蒸出的不凝气跟预塔塔顶的不凝气混合进入排放槽水洗后高空排放。
由于国家环保政策严格要求,公司对精馏不凝气的治理提出了更高的目标,要求全部实现回收利用,实现零排放。
关键词:精馏不凝气改造一、精馏原理概述1.1精馏不凝气改造前运行情况:定州天鹭新能源有限公司目前拥有三塔精馏生产装置两套。
精馏的原理是根据在相同的温度下,同一液体混合物中不同组分的挥发度不同,经多次部分汽化和多次部分冷凝最后得到较纯的组分,是实现混合物的分离过程。
每一块塔板相当于一个分离器,经过多次的部分汽化和部分冷凝在预精馏塔中将轻组分从塔顶脱去。
正常生产过程中精馏缓冲槽闪蒸出的不凝气和预塔脱除的轻组分气体共同进入排放槽,用脱盐水吸收,吸收不了的气体高空排入大气。
1.2精馏不凝气存在的问题:(1)预塔脱除的轻组分经排放槽水洗后高空排放,存在一定的环境污染;(2)缓冲槽闪蒸出的不凝气经过排放水洗后高空排,放存在一定的环境污染;(3)不凝气成分大多为氢气和一氧化碳,直接高空排放造成浪费;不凝气气体成分:由此可见精馏不凝气制约着精馏系统的整体环保提升。
二、精馏不凝气技术改造:2.1精馏不凝气改造思路2.1.1将缓冲槽不凝气引入送往转化预热炉的驰放气管道一并混合进行燃烧。
2.1.2预塔脱出的轻组分进入排放槽经过脱盐水洗涤后引入焦炉气压缩机一入。
甲醇精馏的工艺优化和节能分析摘要:在甲醇合成过程中,会发生一些副反应,产生杂质。
甲醇精馏是获得高浓度甲醇的重要工艺,只有通过经济合理的设备布置和管道设计,该工艺才能在实际中得到应用。
目前,甲醇精馏工艺多采用三、四塔工艺,本文甲醇精馏的工艺优化和节能措施进行了研究,对当环保要求较高时,应加入回收塔,减少废水中的甲醇排放,使污水排放达到标准,分离出杂醇等馏分,得到精制甲醇。
关键词:甲醇精馏;工艺优化;节能分析引言甲醇精馏系统中超压泄漏量的多少直接关系到甲醇精馏的安全,而泄漏量的多少主要取决于甲醇精馏系统中精馏塔的数量。
为了保证甲醇精馏过程的安全,在甲醇精馏系统中设置火炬系统,用于甲醇精馏塔的超压泄放,火炬系统的泄放能力目前主要是通过单台塔独立分析,然后把各塔的最大量叠加来确定的。
但在实际使用过程中发现,甲醇精馏系统相互连通,在工作过程中不会出现各个精馏塔同时达到最大泄放量的情况,因此导致甲醇精馏火炬系统的理论设计能力远大于实际需求,极大地增加了设备的成本。
本文分析了甲醇精馏的工艺优化和节能措施,仅供参考。
1精馏原理根据粗甲醇中各组分沸点的不同,通过在精馏塔内塔板上建立三个蒸馏平衡,实现精馏塔内气液相之间的动态传质和传热。
在自下而上流动的过程中,由于温度的作用,气相不断减少,沸点高、挥发度较低的重组分则相对地向液相中凝集传递,同时热量从气相向液相传递。
液相在由上向下流动的过程中,由于塔内温度由上到下连续升高,相对挥发度小、沸点低的轻组分从液相向气相中不断扩散传递。
经过在精馏塔内反复多次连续地进行这种热质传递,实现轻组分在塔顶富集、重组分在塔釜富集的分离过程。
2工艺流程从合成工段来的粗甲醇进入粗甲醇储罐,经粗甲醇泵加压,经粗甲醇加热器加热后进入预精馏塔。
从预精馏塔上部排出的气相通过预精馏塔的回冷器A和预精馏塔的回冷器B进行冷却和分离,预精馏塔回流冷却器A/B分离出来的液相排进预精馏塔回流器,经回流泵加压后送入预精馏塔上部第49块塔板回流。
甲醇合成一、甲醇合成生产技术十分成熟,工艺技术主要分三种:高压甲醇合成(30MPa 以上)、中压甲醇合成(10~15MPa)和低压甲醇合成(5~10MPa)。
目前,单独以产醇为的高压法工艺因其动力消耗高、催化剂活性低以及产品质量差等原因除老合成氨系统转产外,新上装置已逐年减少甚至已被淘汰,而中压法也决大多数出现联醇工艺中,当今世界上最主要的、先进的、能耗低投资省的生产工艺归属于低压合成,由于低压法工艺较之前的高压法工艺在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力大型化等方面具有明显的优越性,所以,目前国内外新建装置大多采用低压法,根据单套装置生产能力大小不同,其设计压力主要集中在5~8MPa范围内。
甲醇合成系统包括合成气压缩(等压合成除外)、甲醇合成、热量回收、甲醇分离等。
甲醇合成塔是核心设备,目前先进的低压合成塔主要有以下几种:(1)管壳式甲醇合成塔(2)多段冷激式甲醇合成塔(3)多段径向甲醇合成塔(4)绝热式甲醇合成塔(5)Casale轴径向混合流合成塔二、国内外技术现状甲醇生产的核心技术是甲醇合成反应器(合成塔)的结构与形式、催化床温度控制和热量的转移与利用。
反应器性能的好坏直接影响原料气和动力消耗以及设备能力的发挥,而甲醇合成反应器性能主要取决于其工艺结构,特别是在合成装置向大型化发展以后,其重要性更为突出。
1、国外目前世界上具有低压甲醇先进生产工艺的主要公司和专利商主要有丹麦托普索公司(Topsoe) 、德国鲁奇公司(Lurgi)、林德公司(Linde)、英国帝国化学公司(ICI)、日本三菱公司(MGC)、瑞士卡萨利公司(Casale)等,这些国际知名企业凭借自身的技术特点,相继开发出众多塔型,根据所采用的工艺结构基本上可以分为多段绝热型、冷管型二大类。
而冷管式又可分为气冷式和水冷式二种。
2、国内目前,国内自主开发的塔型主要有林达公司的均温塔,在国内均占有较高的市场份额,已经形成竞争发展的态势。
杨 光:中级工程师。
2015年7月毕业于中国科学院大学应用化学专业获硕士学位。
主要从事化工工艺及管道设计工作。
联系电话:13279321837,E mail:yg2537@hlet com。
浅谈甲醇装置精馏塔及再沸器的布置杨 光 华陆工程科技有限责任公司 西安 710065摘要 结合某甲醇精馏装置的设备布置和管道布置,介绍了甲醇精馏工艺要求及设备布置要点,针对精馏装置中的以下4点:①甲醇精馏设备布置一般建议;②精馏塔布置要点;③精馏塔和再沸器的布置;④精馏塔的管口方位设计要点,阐述了设计中的注意事项。
关键词 精馏塔;甲醇精馏;设备布置;再沸器;管口方位DOI:10.3969/j.issn.1007-6247.2023.05.005 在甲醇合成过程中,会发生一些副反应,生成杂质,甲醇精馏是获得高浓度甲醇的重要工序,而该工序需通过经济、合理的设备布置及管道设计才可被实际应用。
目前,甲醇精馏工艺多采用三、四塔工艺,本文以三塔甲醇精馏工艺流程为例进行介绍。
三塔甲醇精馏工艺流程是由预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔三塔组成。
当环保要求较高时,应加入回收塔,减少废水中的甲醇排放,使污水排放达到标准,分离出杂醇等馏分,得到精制甲醇。
1 甲醇精馏装置的布置要点图1为某甲醇精馏装置设备布置示意图,下面主要针对该装置的一般设备布置、精馏塔布置要点、精馏塔与再沸器的布置,以及常压精馏塔(双溢流板式塔)的管口方位,提出一些需要注意的设计要点。
图1 某甲醇精馏装置设备布置示意图1 1 甲醇精馏装置设备的一般布置方案甲醇精馏装置布置的原则是:在满足工艺流程的前提下,整体框架一般采用非封闭的钢框架,设备采用露天布置,以防止可燃气体的积聚,提高装置安全性,并节省投资。
设备布置按照物料的流程顺序,首先将荷载及占地较大的静设备(如塔及储槽)布置在装置地面上。
其次要根据再沸器形式和工艺要求,选择再沸器的布置方式,一般要保证塔釜液液面与再沸器列管高度基本一致,当再沸器尺寸较小时,可将再沸器支撑于塔体上。
甲醇精馏工艺的特点及流程分析摘要:要介绍了甲醇精馏典型工艺特点,并对流程进行分析。
同时,对几种典型的工艺流程进行对比,为甲醇精馏工艺的推广和使用提供一定的理论依据。
关键词:醇精馏;工艺;特点;流程分析一、工艺流程的概述甲醇是一种重要的有机化工原料,甲醇及其衍生物作为一种替代能源受到越来越多的重视。
随着甲醇工艺的发展,因此以往的工艺装置已经不能满足低耗能和经济型的要求。
加强技术的更新和进步,是甲醇精馏工艺发展的必然趋势。
而目前常规甲醇精制流程分为预精馏部分、主精馏部分。
二、典型的工艺流程甲醇精馏产生的工艺有多种,如:单塔精馏、双塔精馏、三塔精馏与四塔精馏。
下面主要就这几种工艺流程进行全面的分析。
(一)单塔精馏工艺流程单塔流程为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。
粗甲醇塔中不加料口送入,经组分由塔顶排除,高沸点的重组分在进料板以下塔板处引出,水从塔底排除,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。
单塔流程如图1。
(二)双塔流程双塔精馏在工序流程中为常压操作,采用两级冷凝,有效的提高预精馏塔后甲醇的稳定性。
部分冷凝后的塔甲醇、水和少量的杂质在液相塔作为流返回塔。
二甲醚和少量的甲醇、水从塔定流出,而塔底的水甲醇将有泵直接送往主精馏塔,主精馏塔在流程中也属于正常的常压状态,塔顶得到精甲醇产品,塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统如图2。
(三)三塔流程描述三塔流程从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔,塔顶除去组件和不凝气,塔底将水甲醇送入加压塔,在塔顶甲醇蒸汽全凝后,其中一部分作为回流经返回塔顶而另外一部分成为精甲醇产品。
而且在常压下的精甲醇也是一部分作为回流,一部分成为产品流入产品储槽。
三塔流程主要特点是能够有效的节省加热蒸汽,同时还节省冷却水,节约资源,实现节能的目的。
如图3。
(四)四塔流程描述四塔流程主要包括预精溜塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。
粗甲醇通过换热后进入预精馏塔,然后由塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔,利用塔顶、塔底之间的温差,为常压塔底提供热源,同时有助于塔顶气相冷凝。
浦江学院《化工原理》课程设计设计题目甲醇回收塔学生姓名班级、学号指导教师姓名课程设计时间2013年6月17日-2013年6月28日课程设计成绩指导教师签字南京工业大学化工原理课程设计任务书专业:班级:姓名:设计日期:2013 年 6 月17 日至2013 年 6 月28 日设计题目:甲醇回收塔设计条件:进料量:F = 150 吨/天进料组成:X f = 9.5% (w%)进料状态:25℃回收率: η= 99%操作条件:直接蒸汽加热指导教师:年月日目录一、前言---------------------------------------------------------------------3二、设计说明书符号表---------------------------------------------------5三、流程设计---------------------------------------------------------------7四、物性参数---------------------------------------------------------------8五、工艺计算--------------------------------------------------------------11六、塔径的计算-----------------------------------------------------------13七、填料层高度计算-----------------------------------------------------14八、填料塔的流体力学性能--------------------------------------------15九、塔设计计算参数总汇-----------------------------------------------21十、辅助设备的选择-----------------------------------------------------21 十一、参考资料-------------------------------------------------------------24一前言甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料。
主要应用于精细化工,塑料等领域,用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。
塔设备是化工,制药,环保等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的形式,可以分为填料塔和板式塔。
板式塔属于逐级接触逆流操作,填料塔属于微分接触操作。
工业上对塔设备的主要要求:(1)生产能力大(2)分离效率高(3)操作弹性大(4)气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节,选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。
板式塔的研究起步较早,其流体力学和传质模型比较成熟,数据可靠。
尽管与填料塔相比效率较低、通量较小、压降较高、持液量较大,但由于结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点,因而在70年代以前的很长一段时间内,塔板的研究一直处于领先地位。
然而,70年代初期出现的世界能源危机迫使填料塔技术在近20年来取得了长足进展。
由于性能优良的新填料相继问世,特别是规整填料和新型塔内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入,使填料的放大技术有了新的突破,改变了以板式塔为主的局面。
在我国,随着石油化工的不断发展,传质分离工程学的研究不断深入,使填料塔技术及其应用进入了一个崭新的时期,其工业应用与发达国家并驾齐驱,进入世界先进行列。
评价塔设备的基本性能的指标主要有:1、产量和通量:前者指单位时间处理物料量,而后者指单位塔截面上的单位时间的物料处理量。
2、分离效率:对板式塔是指每层塔板所能达到的分离程度。
填料塔则是单位填料层高度的分离能力。
3、适应能力及操作弹性:对各种物料性质的适应性及在负荷波动时维持操作稳定而保持较高分离效率的能力。
4、流体阻力:气相通过每层塔板或单位高度填料层的压降。
除上述几项主要性能外,塔的造价高低、安装、维修的难易以及长期运转的可靠性等因素,也是必须考虑的实际问题。
填料塔由填料、塔内件及筒体构成。
填料分规整填料和散装填料两大类。
塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。
与板式塔相比,新型的填料塔性能具有如下特点:生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。
本设计综合考虑流程,产量,分离要求,操作控制等因素,采用填料塔实现甲醇回收目标。
二、设计说明书符号表三、流程设计图3.1 流程图对于给定的低浓度甲醇水溶液,采用两塔流程回收甲醇,如图4.1所示。
流程概述如下:原料为浓度很低的甲醇水溶液,经预热器加热到泡点进入回收塔;经回收塔将原料中大量的水和杂质从塔底排出,塔顶得到浓度较高的甲醇蒸汽;甲醇蒸气直接引入精馏塔精馏,精馏塔顶可获得高纯度的甲醇。
回收塔塔底产品为甲醇含量极低的水,可直接排放。
回收塔的目的是初步提纯甲醇并除去大量的水,这样在精馏塔中可减少处理量,相比单塔精馏,能耗更低,操作弹性也更大。
针对回收塔要求有很高的甲醇回收率,但不要求塔顶浓度很高。
本设计采用提馏塔的形式,原料从塔顶直接加入,不设回流装置。
此外考虑到塔底浓度已经接近水,本设计采用直接蒸汽加热,省去了再沸器简化了附属设备。
采用直接蒸汽的另一个好处是对蒸汽压要求更低,这是因为省去了间接加热的温度差。
本流程在回收塔前设置原料预热器,这样可减少原料温度的波动对塔分离性能的影响。
加热介质采用低压蒸汽,通过蒸汽压很容易调节加热效果稳定流程工况。
考虑到塔釜排放液中杂质较多,故不利用回收塔塔底排放液的热能。
综合前述考虑,本设计确定甲醇回收塔的工况如下:将25℃下质量百分数为13%的甲醇水溶液预热到泡点;经回收塔浓缩,塔顶产品甲醇回收率不小于98%,塔顶产品浓度和流量将通过优选确定; 回收塔用直接蒸汽加热。
四、 物性数据表4.1 水蒸汽的物性参数水的物性参数:M 水 = 18.02 kg/kmol表4.2 水的物性参数甲醇的物性参数:M 甲醇 = 32.04 kg/kmol表4.3 甲醇的物性参数= 18.02 kg/kmol 水蒸汽的物性参数:M水蒸汽4.1汽液平衡数据和汽液平衡(t-x-y)图由[6]的水—甲醇体系平衡数据:表4.4水—甲醇体系平衡数据可得t-x-y平衡图:4.2理论板数的计算例:Private Sub Command1_Click()Dim y As Double, x As Double, c As Double, n As Integer y = 0.3382x = 0.0557c = 0.3382n = 0Do While (x > 0.000557)x = (y / 1.1214) ^ (1 / 0.4118)y = c / 0.05514 * (x - 0.000557)n = n + 1Print x; yLoopPrint nEnd Sub由图V-N可见,增加气量对理论板数影响不大,且进气量越大,塔顶汽相组成越小,塔径越大,此时取流量为70 kmol/h,选择理论塔板数N T = 6,进气量V0 = 70 kmol/h。
提馏线方程:y=6.014x-0.0033498五、工艺计算5.1 物料衡算4.1.1 数据换算M甲醇= 32 kg/kmolM水= 18 kg/kmolF = 150吨/天= 332.80 kmol/h原料液甲醇的摩尔分率:x F =0.05575.1.2物料衡算F = D + WW = F = 332.80 kmol/hη=1-W Xw/F xf塔釜产品甲醇的摩尔分率:x W=0.000557由XD =C=0.3316D=Vo=V=70 kmol/h5.2回收塔工艺条件及有关物性数据计算5.2.1操作温度计算塔顶温度(33.33- 29.09)/ (76.7-77.8)=(33.16-33.33)/( tD -76.7) tD=76.74℃塔底温度 tW=100℃平均温度 t=( tD + tW)/2=88.37℃5.2.2.平均摩尔质量计算由xD =y1=0.3316, 查平衡曲线得 x1=0.052M VD =y1M甲醇+(1-y1)M水=22.64kg/kmolM LD =x1M甲醇+(1-x1)M水=18.728kg/kmol由于塔底xW 很小,塔底可看成只有主份水,故MVW=M水=MLW=18kg/kmol全塔平均摩尔质量:MV = (MVD+MVW)/2=20.32kg/kmolML = (MLD+MLW)/2=18.364kg/kmol5.2.3.平均密度计算气相平均密度计算:由理想气体状态方程得ρv =PMV/(RT)=101.3*20.32/[8.314*(88.37+273.15)]= 0.685kg/m3液相平均密度计算:由于操作过程中甲醇在液相中浓度很小可近似取ρl=982.4kg/m3 5.2.4.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依据δl=Σxi δi计算塔顶液相平均表面张力的计算:由tD =76.74℃,查手册得δ甲醇=15.415*10-3N/m, δ水=63.76*10-3N/mδLD =x1δ甲醇+(1-x1)δ水=61.25*10-3N/m塔底液相平均表面张力的计算:由tW =100℃, 查手册得δ甲醇=12.8*10-3N/m, δ水=58.84*10-3N/mδLW =xWδ甲醇+(1-xW)δ水=58.81*10-3N/m平均表面张力为:δL =(δLD+δLW)/2=60.03*10-3N/m5.2.5.液体平均粘度计算液相平均粘度计算,即㏒μL =Σxi㏒μi塔顶液相平均粘度计算:由tD =76.74℃, 查手册得,μ甲醇=0.00291mPa·s μ水=0.3716 mPa·s㏒μLD =x1㏒μ甲醇+(1-x1)㏒μ水解得μLD=0.289 mPa·s 塔底液相平均粘度计算:由tW =100℃, 查手册得,μ甲醇=0.00225mPa·s μ水=0.2824 mPa·s㏒μLW =xW㏒μ甲醇+(1-xW)㏒μ水解得μLW=0.282 mPa·s 液体平均粘度为:μL =(μLD+μLW)/2=0.2855 mPa·s六、塔径的计算甲醇回收操作,为防止堵塞选择散装填料。