化工工程中精馏工艺的操作优化和技术改造

化工工程中精馏工艺的操作优化和技术改造

刘俊争,邵娜,常华军,施仁政,郭志磊

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摘要：新甲醇系统于投入运行后，由于设计、操作等各种原因，生产一直不太稳定，不能在满负荷条件下运行，且精甲醇产品优级品率不高。介绍了某公司新甲醇精馏系统开车后存在的问题，详细说明了针对这些问题所采取的技改措施。改造后，整套精馏系统运行保持了均衡、稳定的态势，取得了可观的经济效益。

关键词：精馏；技术改造

采用“一头三线”的生产模式，即以洁净煤气化为龙头,满足合成氨、合成甲醇以及化工装置生产的需要。与其配套的200kt/a甲醇精馋系统是以大氮肥装置粗甲醇合成岗位所产的粗甲醇为原料，经三塔精憎制得精甲醇产品。

1改造前存在的问题

新甲醇系统于投入运行后，由于设计、操作等各种原因，生产一直不太稳定，不能在满负荷条件下运行，且精甲醇产品优级品率不高。

(1)加压精偕塔和常压精僭塔压力不平衡、不匹配。在原设计中，为了防止加压精僭塔在加减负荷以及高负荷运行时出现超压情况,设计了向汽提塔冷凝器串入部分甲醇蒸气以平衡压力。但由于汽提塔冷凝器的换热面积很小，甲醇蒸气量大时会造成换热不均，给加压精儲塔和汽提塔的操作同时带来负面影响。

(2)预精偃塔萃取效率低、轻组分脱除不完全、产品水溶性容易波动。原始设计的预精馏塔操作系统经生产验证是不成功的，主要表现在:预精馏塔回流槽加稀甲醇和加脱盐水冲突,不能够根据生产需要进行调节;预回流泵经常被抽空且泵岀口压力波动大，造成预精儲塔回流量不稳定,产品水溶性、高樣酸钾试验结果经常波动;预精僭塔回流未设流量表,蒸汽消耗及回流比等指标无法进行控制和量化管理。

(3)原设计中没有预精個塔直接向常压精憎塔进料的管线，容易出现开车过程中加压精馏塔塔顶的甲醇蒸气不易冷凝、常压精僭塔塔釜内的料液容易气化而造成闪蒸等问题,直接影响开车进度和甲醇的产品质量。此外，如果加压精僧塔工艺条件不正常,因为没有进料手段，不能及时调节常压精馏塔的工艺条件,会造成整套精馏系统的工艺条件发生大幅波动。

(4)部分公用工程不匹配。甲醇精僭系统和外工序的公用工程系统相互串联、相互关联,影响了精镭系统的稳定生产。

(5)系统没有热洗管线,不能有效进行热洗，不便于系统的清洗置换，延长了系统的检修时间，且影响产品质量。

(6)系统的加压精偕塔、常压精個塔再沸器内部的换热列管材质均为碳钢，使用不到1年就出现漏点，破坏了常压精僧塔和加压精悔塔的物料和热量平衡，严重影响了精储系统精甲醇的产量和质量。

(7)因再沸器列管有漏点，使蒸汽冷凝液中COD含量严重超标而只能排放，不仅造成了浪费，而且污染环境。

2改造措施

(1)增设常压精馏塔压力平衡调节副线，消除了加压精储塔只能少量向汽提塔平衡部分甲醇蒸气调节压力的矛盾。经计算发现:常压精偕塔塔顶冷凝器(换热面积为900m2的波节管换热器)尚有一定的富裕量，可以进行并联操作，保证汽提塔与常压精悔塔以及加压精偏塔三者之间的压力平衡。配置平衡管以及并联操作阀门后，经实际运行,取得了3座塔压力均衡的效果，给常压精僧塔冷凝效果带来的负面影响很小，几乎可以忽略不计。

(2)经现场考察和数据统计分析，对预精馏塔进行了综合改造,解决了预精馏塔萃取效率低、轻组分脱除不完全、产品水溶性容易波动的问题。

①将预精熠塔回流槽加脱盐水和加稀甲醇管线分开,从顶部人孔处开孔加入，位置设在气动阀后，方便了操作、调节，并保证了萃取效果。

②将预回流槽的放空管线引至预精僭塔二级冷凝放空总管上，将预回流槽内积累的不凝气定期进行放空,从而保证了预回流泵打液量长周期保持稳定，避免了频繁被抽空和回流流量波动的问题。

③经分析，拆除了粗甲醇进料换热器之前工艺条件与预回流液相似、可以替换的流量表，在不影响粗甲醇进料计量的情况下，安装至预回流管路上，增加了调节的观察控制点，使预精偏塔的操作稳定性明显增强,取得了良好的效果。

④原老甲醇合成系统来的稀甲醇直接进入粗甲醇槽，现配置管线将部分稀甲醇引入预精熠塔回流槽，既能保证粗甲醇槽甲醇含量相对稳定，又能将稀甲醇作为萃取水源,减少了脱盐水的使用量，而且不影响稀甲醇中的甲醇收率,使预精偕塔处于稳定运行的状态。

(3)针对系统的加压精馆塔、常压精憶塔再沸器内部换热列管腐蚀问题，利用2008年和2010年检修时机，对加压精馏塔、常压精偕塔再沸器进行了更换,再沸器材质为304不锈钢。

(4)增设冷凝水缓冲槽、对现场管线流程进行改造，将甲醇精偏系统原现场排放的蒸汽冷凝液回收至脱盐水系统，冷凝液的最大回收量可达60m3/ho即使在一般负荷条件下,按年产200kt甲醇计，可以回收蒸汽冷凝液240000m3/a,不仅减轻了对现场环境的影响，而且节约了水资源，取得了环境保护和水资源合理利用的双重效果。目前，甲醇精馏系统实现了现场各种水源和中间料液的零排放。

(5)对汽提塔实行高回流比操作法，开好回收系统,在保证产品总体质量的前提下，尽量减少甲醇的消耗。针对甲醇合成催化剂目前实际使用情况良好的有利条件，不再像以往持续采出甲醇油和异丁基油，而是通过汽提塔的进一步精简，使大部分长碳链的杂醇以及其他醛、酮等杂质通过残液排放,将绝大部分甲醇进行回收，甲醇成品的总体质量水平在可以控制的范围之内，而甲醇的消耗得到有效降低。当然，随着甲醇合成催化剂活性的逐渐衰退,副产物量将逐渐增加，届时还应逐步加大中间杂醇油的采出量。

(6)增设预精偏塔向常压精俺塔进料调节副线,不仅便于开车后快速建立物料和热量平衡，而且增加了加压精馏塔和常压精帽塔之间的调节手段。改造后，能够在预精憎塔向加压精馆塔进料的同时，向常压精馏塔补充料液，以建立塔釜液位，便于加压精偕塔塔顶蒸气的冷凝,快速建立加压精馏塔和常压精憶塔物料和热量的平衡，可以缩短开车时间；同时,在加压精馏塔工艺条件不稳定时，可以单独向常压精帽塔进料,增加了调节手段，便于全系统生产条件的均衡、稳定。

(7)通过对大氮肥装置净化岗位的返醇管线、向化工车间输送甲醇管线以及贮运灌装泵增设串联管线等处的技术改造，使新甲醇系统建立了能向净化岗位、化工车间、生化处理等用户单独或同时稳定供应优质甲醇，用户产生的废甲醇能够同时或分别返回精偕系统重新精僧的闭路循环。另外,对净化岗位闲置的甲醇输送泵和灌装泵增设串联管线，可在向化工车间输送甲醇的离心泵出现故障时，紧急开启其他配置好的离心泵，防止因甲醇供应中断而造成化工车间减量生产或停车。

(8)分别对2套氮气管线、S3蒸汽管线、仪表空气管线、机泵冷却循环水管线等部分公用工程进行改造，实现甲醇精憎系统和外工序公用工程的严格隔离，便于甲醇精僧系统进行单独检修、测试、调试或进行改造,有效降低了系统运行的潜在风险。另外,针对系统未设热洗管线而不能有效进行热洗的问题，利用现有的氮气管线和回流槽排污管线进行改造,使热洗操作简便、高效，取得了良好的使用效果。

3结语

经过对新甲醇精馈系统流程、设备结构以及资源配置的全面分析、深入研究，对新甲醇精個系统原始设计和实际生产过程中发现的部分缺陷和问题进行了有针对性的技术改造。经过改造后，整套精偕系统的运行保持了均衡、稳定的态势，取得了良好的使用效果和可观的经济效益,使设计能力为200kt/a的装置产能维持在250kt/a,最高年产量达到了310kt,且运行高效稳定,产品质量可达O-M-232E美国联邦标准。

参考文献

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