1、甲醇精儲系統的模擬計算及優化近年來，隨著科學技術的發展和能源結構的改變，甲醇開辟了許多新的用途，甲醇化工已成為化學工業中一個重要的領域。隨著產量的增加，對精甲醇產品的質量也有了更高的要求，部分新上甲醇項目要求甲醇質量符合美國聯邦AA級（O-M-232E）標準。其中對乙醇的含量有了更苛刻的規定（乙醇w l0ppnD。在這樣一個形勢下，甲醇精儲系統的節能降耗和精甲醇品質成為各廠家關心的主要話題。 2.現有甲醇精微系統簡介 2.1兩塔流程雙塔流程中粗甲醇的精微分為兩個階段，先在預塔中脫除輕微分，主要是二甲醛。脫除輕微分的甲醇再送入重福分塔-主塔，進一步把高沸點的重儲分雜質分離，從而可得到高純度的精甲

2、醇。因在主塔塔頂其中有時可能混有極少的低沸點雜質，所以在距塔頂37塊塔板上進行精甲醇采出。雙塔精微流程對乙醇的分離程度較差，由于它的揮發度和甲醇比較接近，分離較為困難。在一般雙塔流程中，根據粗甲醇質量不同，精甲醇中乙醇含量約為 400600mg/kg。遠遠達不到美國 AA級標準。2.2三塔流程粗甲醇進入預精儲塔， 在預精儲塔中除去其中殘余溶解氣體和低沸物，預后甲醇 精加壓泵升壓后，進入加壓塔，加壓塔的操作壓力約為0.57 （G） MPa塔頂操作溫度約為 121 C。加壓塔采用低壓蒸汽加熱的熱虹吸式再沸器向塔內提供熱量。塔頂甲醇蒸汽進入冷凝/再沸器，利用氣相甲醇的冷凝潛熱加熱常壓塔的塔釜，同時氣

3、相甲醇被冷卻。 加壓塔底部排出的甲醇溶液送至常壓塔下部，常壓塔塔頂得甲醇蒸汽冷凝后一部分回流，一部分作為產品采出。塔釜廢水泵送至污水處理裝置。 3.甲醇精儲系統指標 3.1甲醇蒸汽消耗一般雙塔精儲蒸汽消耗為1.8噸蒸汽/噸精甲醇，但其設備投資少，流程簡單。目前新上甲醇精儲流程采用較少。普通三塔甲醇精儲系統（預塔、加壓塔、常壓塔）+回收塔流程蒸汽耗量約1.2噸蒸汽/噸精甲醇。甲醇質量一定的情況下影響甲醇蒸汽耗量的主要因素是 精微塔操作的回流比。 3.2精甲醇的品質目前，出口精甲醇要求乙醇含量不超過50ppm,這對甲醇精儲塔提出了更高的要求，采用新型高效塔板可以在不增加塔高的基礎上，通過板效率的提

4、高來達到分離乙醇的目的。3.3甲醇的回收率甲醇的回收率同樣是甲醇精儲系統一個很重要的指標。甲醇產量的高低和工廠效益直 接聯系，而廢水中醇含量太高，不僅影響后續的污水處理，同時也損失了未回收的甲醇。4.甲醇精儲系統的模擬與優化甲醇精儲系統模擬計算大型甲醇精儲裝置具有以下特點：精甲醇產品質量要求很高，雜質含量都在ppm級，屬于精密精微過程。對塔內件和能 量消耗提出了更苛刻的要求。處理的物料主要是甲醇等有機物和水，這兩類組分的分子結構截然不同，所構成物系的理想性極差。加壓塔和常壓塔塔釜存在著熱耦合，兩塔的分離效果和處理能力相互制約。由于大型甲醇裝置精儲系統涉及到以上幾點，且組分比較復雜，所構成的物系

5、非理想性很強。采用常規的熱力學方法，模擬計算結果和現場數據相差較大，尤其有些關鍵雜質含量的誤差高達幾十倍。我們仔細分析了各塔的操作工況和組成情況以及有可能產生的共沸現 象，結合實際生產數據，擬合了部分熱力學數據。對于每個塔都分別采用了不同的熱力學方 法，利用了醇包數據和一些共沸數據庫，力求各塔的工藝模擬計算真實而準確。對各塔的進料位置進行優化在自上而下逐板計算中存在一個加料位置的確定問題。合理的進料位置可以減小回流比和理論板，實際生產中和能力消耗及設備投資直接聯系，我們通過軟件模擬計算， 用分離因 子圖法得出了甲醇精儲系統最佳的進料位置。分離因子圖表示如下:預精儲塔：理論板數 33塊，進料板位

6、置第9塊。SEPARATION PARAMETER PROFILE (SEMI-LOG)1E-2 +|L | S |I | S |G |L | S |I | S |G | S |H 1E-3 +-S+| +-|-+T|S| SK|SE|SY 5.0 + SS/| SSX | S2.0 + S| | |+H E A H E A VS SSS TOC o 1-5 h z Y 1E-4 +S+| SS |K | SSSSS |E | SSSS |Y | SSSSSS |5.0 +| SSSSSS |+| SSS |I I I SS |I I I SS| II I I S I2.0 + I I I S

7、 + SSSI 1E-5 +0510152025303540TRAY NUMBER49塊。4.2.2加壓精儲塔：理論板數5349塊。SEPARATION PARAMETER PROFILE (SEMI-LOG)1E8 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+IIS 1E6 :IIIII II I+-S+S IS IG 3.0H IT IIK 1E4SS ISS ISS ISS I SS I SSSIIIIII-+-IIIIIIIS 1E6 :IIIII II I+-S+S IS IG 3.0H IT IIK 1E4SS ISS ISS ISS I SS I SSSIIIIII-+-I

8、IIIII-+IIIII II I +IIIIIII I3.0 +E 1E2 A I V Y II K 3.0 E I Y II 1E0IIIIIIIIISSIII SS+II SSS ISS ISS ISSISSSI SSI SS +-+III-+-SSSS1E-2 +0+I I -+1020III +-I-+IIII +III +.Sss.SS ISS ISSS+I I I +304050I +60TRAY NUMBER4.2.3常壓精儲塔：理論板數 60TRAY NUMBER4.2.3常壓精儲塔：理論板數 60塊，進料板位置第35塊。SEPARATION PARAMETER PROFIL

9、E (SEMI-LOG)1E7II 3.0+I I+SSS+IISSSSSSSSSSS1E4XII IIG 3.0H IT IIK 1E1II II+SSS-+SSI SSI SI SSII I I +-II+II II1E7II 3.0+I I+SSS+IISSSSSSSSSSS1E4XII IIG 3.0H IT IIK 1E1II II+SSS-+SSI SSI SI SSII I I +-II+II IISSS ISSIS-+-IIIIIIII+SSIIII +IIISSSS ISSSSSS I+IIYS-+III III III II II I +-,I I1E-5 +S I3.0

10、+S I -+S ISSSIII +1E-8 +0102030405060TRAY NUMBER4.3對工藝流程進行總體優化，達到蒸汽耗量的最低化。在甲醇精儲工藝流程的設計時，首先要考慮的是熱網絡交換，如何充分回收利用熱量，提高熱量的利用率。通過對工藝流程的模擬計算和實際開車的經驗，我們總結出以下節能方案：方案1:增加原料甲醇預熱器。粗甲醇經原料預熱器與加壓塔精甲醇換熱，溫度達到70c以上進預塔中上部。這樣可節省預塔的蒸汽消耗，并節省了部分精甲醇冷卻水。方案2:增加預后甲醇預熱器。 預后甲醇的溫度低于加壓塔進料溫度約50c左右，如按此溫度進料，則加壓塔提福段氣液負荷將明顯增加，所以在進加壓塔之

11、前與蒸汽冷凝水換熱后，被加熱到120c以上進入加壓塔。該熱量的交換利用經過現場實踐是可行的，節能的。方案3:預塔增設一臺再沸器，回收加壓塔和回收塔的蒸汽冷凝水的余熱，減少了預精福塔的蒸汽消耗。此再沸器對于大型甲醇回收能量較多，甲醇生產能力小于 20萬噸/年可不設此再沸器。節能估算（以50萬噸/年甲醇生產能力計算）：項目節省熱量，MKJ/H節省蒸汽，噸/年蒸汽單價，元/噸節省運行費用，萬兀力殺15.79772218180177力殺28.51923259480260力7K 36.28022402780192項目節省熱量，MKJ/H節省冷卻水，噸/年冷卻水單價，元/噸節省運行費用，萬兀力殺1-5.7

12、97711078051110.78節省的總投資679.78萬元以上費用不含因流量減小節省的設備運行費用。4.4采用新型塔內件，保證足夠的板效率以滿足精甲醇品質的要求。甲醇精儲系統塔內件的選擇直接影響甲醇的品質和設備投資，常規設計的板式甲醇精儲塔，加壓塔和常壓塔的塔板層數均在85層以上，隨著能源成本的增加和對精甲醇品質要求的提高，有的甲醇主精儲塔塔板層數已到95層。對于新型徑向側導噴射塔板（ CJST塔板），它的操作狀態為液相噴射，充分利用了塔內空間，可允許較大的空塔氣速，使塔內的汽液傳 質更劇烈，表面更新速度更快，所以和普通板式塔相比其傳質效率較高。CJST加壓塔和常壓塔安裝70層塔板即可滿足精甲醇的分離要求。這在河北建滔焦化有限公司和滕州盛隆焦 完全滿足出口要求。化有限公司已經證實，河北建滔甲醇精儲系統蒸汽消耗1.0化有限公司已經證實，河北建滔甲醇精儲系統蒸汽消耗1.0噸/噸精甲醇，其生產的精甲醇和填料塔相比，采用 CJST塔板，其精微塔塔徑可減少 200mm上，不僅減小塔內件的 投資，設備投資也相應降低。對于常壓塔和回收塔，側線采出位置直接影響甲醇的品質，而 板式塔的側線采出比填料塔要容易得多，我們可以在側線采出附近設多個采出口，通過采出位置變化可避免雜質