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摘 要：介绍了甲醇三塔精馏工艺流程，对影响蒸汽消耗的关键操作指标进行分析，确定最佳操作指标，并对流程节能改造，最大限度的降低蒸汽消耗。
关键词：甲醇 三塔精馏 蒸汽节能 工艺改造
我厂甲醇精馏系统采用较为先进的三塔精馏工艺，经过近几年不断的操作优化及工艺改造,蒸汽消耗达到1000～1100kg/t，并且甲醇质量满足GB338-2004 工业用甲醇优等品指标。本文就甲醇精馏流生产过程中节能经验作一总结。
一、甲醇三塔精馏工艺流程介绍
粗甲醇经粗醇预热器预热后进入脱醚塔，脱醚塔下部的再沸器采用饱和蒸汽间接加热液体粗醇，塔顶气相由脱醚塔冷凝器冷凝，未被冷凝的气体进入排气冷凝器进一步冷凝。从脱醚塔冷凝器冷凝下来的液体进回流槽作为回流液回到脱醚塔，从排气冷凝器冷凝下来的低沸点液体去杂醇油贮槽。
脱醚塔釜液加压并经过预热器预热后进入加压精馏塔，用饱和蒸汽蒸汽加热釜液，塔顶蒸汽温度进入常压塔再沸器冷凝，冷凝液流入加压塔回流槽，一部分作为回流液回到加压塔，另一部分经过冷却器冷却后作为产品去贮槽。塔底较稀的甲醇溶液经减压进入常压精馏塔。
常压塔塔釜再沸器由加压塔塔顶蒸汽加热，塔顶蒸汽由常压塔冷凝器，冷凝液流入常压塔回流槽作为回流液回到常压塔。常压塔上部侧线采出的精甲醇经冷却器降温后进入贮槽。在常压塔侧甲醇进料口上下部各有3个出口分别是乙醇和异丁基油口，从上述出口流出的杂醇冷却后一并送入杂醇油贮。常压塔底部残液回收至污水处理。
二、加强关键工艺参数的控制和优化降低蒸汽消耗
1. 脱醚塔补水优化操作
脱醚塔补水是稳定和提高精甲醇水溶性和稳定性的一项重要操作手段。在实际操作过程中加水量大，有益于有机杂质的清除，但是对各塔的其他工艺条件的控制也带来一定难度，尤其降低了预精馏塔的生产能力，增加了蒸汽和动力消耗。萃取水量要以粗醇中轻组分和重组分的变化为依据，以精醇质量的控制为根本， 粗醇的质量相对较好，可以少加萃取水，以免增加消耗；在粗醇质量较差时，为保证产品的质量就要相应多加萃取水以保证塔内采出产品的质量。我厂补水量控制为粗醇入料量的15%～25 %，预后甲醇比重0.85～0.86，就可以保证产品的达到优等品。
2. 脱醚塔、常压塔回流液温度控制
脱醚塔、常压塔回流液温度控制对蒸汽节能效果不可忽视。我厂两塔回流温度设计指标比对应塔顶温度低5℃以上，经过实践经验证明，回流温度低将影响塔顶温度，不仅增加蒸汽消耗，还不利于轻组分的分离。我厂回流温度控制以低于塔顶温度1-2℃为原则，控制脱醚塔回流温度67-70℃、常压塔回流温度63-65℃，避免回流液的显热浪费。
3.优化各塔回流比操作
对于脱醚塔来说，为有效脱除轻组分杂质，可以通过一定的回流量来实现， 但是增加回流量就必须增加蒸汽能耗，所有有必要采取多种形式来脱除轻组分杂质。因我厂三塔流程中脱醚塔设有两级冷凝器、回流槽萃取分油设施，通过提高脱醚塔冷凝器温度来排出更多轻组分杂质（再通过排气冷凝器回收杂质夹带的甲醇）、对回流槽萃取适时分油等措施后，脱醚塔回流量可得到有效降低。我厂回流比控制在0.5～0.7，即保证了杂质的脱除，又降低了蒸汽使用量。
对于加压塔及常压塔来说，回流比的选择体现甲醇质量与蒸汽消耗的平衡。即在其它操作条件不变时, 回流比大有利于甲醇产品品质的提高, 但需要的热量也多，回流比小，甲醇产品质量无法保证，水份等重组分含量升高。回流比选择的原则是在满足甲醇质量前提下，尽可能降低回流比以节约能量。根据操作经验，我厂加压塔回流比为1.5～2.0、常压塔回流比为1.0～1.2，既保证了精甲醇的产品质量，又节约了蒸汽消耗。
4.加压塔、常压塔采出比例的合理分配
三塔精馏工艺最大的优点就是，加压塔塔顶的甲醇饱和蒸汽作为常压塔塔底再沸器热源，即常压塔的再沸器就是加压塔的冷却器,不仅节约了蒸汽，而且降低了循环冷却水负荷。加压塔和常压塔操作紧密相连，必须把握好两塔的物料平衡、热量平衡及汽液平衡前提下，进行节能优化操作。如果加压塔采出比例过高，为确定甲醇质量相应回流量也增加，蒸汽用量自然上升；反之加压塔比例小，回流量小，表面上节能了蒸汽，但是不能对常压塔提供充足的热量，导致各工艺指标不能满足生产要求。所以我们确立两塔采出比例分配的原则为：在维持常压塔热量要求的前提下，加压塔采出尽可能靠上限操作。根据操作经验，我厂将加压塔、常压塔的采出大致按4:6的比例进行分配，即节约了加压塔蒸汽用量，又为常压塔提供了足够的热量。
三、通过工艺改进，合理利用热能，降低蒸汽消耗
1.加压塔蒸汽冷凝液回收至脱醚塔再沸器使用
在原有工艺流程中，加压塔蒸汽冷凝液与脱醚塔蒸汽冷凝液合并后用于预热粗醇，而加压塔釜温度指标127-132℃，脱醚塔釜温度指标78-80℃，所以加压塔蒸汽热值利用率较低，用于预热粗醇较为浪费。为此我们对流程进行了技术改造，将加压塔蒸汽冷凝液管接至脱醚塔现沸器蒸汽进口。蒸汽经加热加压塔、再加热脱醚塔、再作预热粗醇使用，实现蒸汽三级阶梯利用，最终冷凝水温度可降至小于50℃，节能效果显著。
2.常压塔残液热量回收
常压塔釜排出残液温度达到106-109℃，主要成分为水的汽液混合物，直接排放至污水处理，造成热能浪费。我们通过改造，增加一换热设备，将残液用于预热粗醇，将残液温度降至小于50℃，充分利用废热，降低蒸汽耗。
3.脱醚塔纳入双效精馏的范围
通过合理控制，优化了加压塔和常压塔采出精甲醇的比例，这就出现加压塔的甲醇蒸气供给常压塔后还有富余，若将富余的这部分蒸气则送至脱醚塔再沸器作为热源，从而将脱醚塔也纳入双效精馏的范围，可节约更多的热量。该改造方案对系统操作稳定性更为严格，而且改造要求、投资费用较高，故需要进一步论证其可行性。
四、结语
蒸汽消耗是甲醇精餾系统运行最主要的能耗之一，我们从实践的角度，科学、合理地对精馏系统进行整体优化、控制，不断的技术改造，让三塔精馏节能的优势发挥出最好水平，为企业创造更大效益。
关键词：甲醇 三塔精馏 蒸汽节能 工艺改造
我厂甲醇精馏系统采用较为先进的三塔精馏工艺，经过近几年不断的操作优化及工艺改造,蒸汽消耗达到1000～1100kg/t，并且甲醇质量满足GB338-2004 工业用甲醇优等品指标。本文就甲醇精馏流生产过程中节能经验作一总结。
一、甲醇三塔精馏工艺流程介绍
粗甲醇经粗醇预热器预热后进入脱醚塔，脱醚塔下部的再沸器采用饱和蒸汽间接加热液体粗醇，塔顶气相由脱醚塔冷凝器冷凝，未被冷凝的气体进入排气冷凝器进一步冷凝。从脱醚塔冷凝器冷凝下来的液体进回流槽作为回流液回到脱醚塔，从排气冷凝器冷凝下来的低沸点液体去杂醇油贮槽。
脱醚塔釜液加压并经过预热器预热后进入加压精馏塔，用饱和蒸汽蒸汽加热釜液，塔顶蒸汽温度进入常压塔再沸器冷凝，冷凝液流入加压塔回流槽，一部分作为回流液回到加压塔，另一部分经过冷却器冷却后作为产品去贮槽。塔底较稀的甲醇溶液经减压进入常压精馏塔。
常压塔塔釜再沸器由加压塔塔顶蒸汽加热，塔顶蒸汽由常压塔冷凝器，冷凝液流入常压塔回流槽作为回流液回到常压塔。常压塔上部侧线采出的精甲醇经冷却器降温后进入贮槽。在常压塔侧甲醇进料口上下部各有3个出口分别是乙醇和异丁基油口，从上述出口流出的杂醇冷却后一并送入杂醇油贮。常压塔底部残液回收至污水处理。
二、加强关键工艺参数的控制和优化降低蒸汽消耗
1. 脱醚塔补水优化操作
脱醚塔补水是稳定和提高精甲醇水溶性和稳定性的一项重要操作手段。在实际操作过程中加水量大，有益于有机杂质的清除，但是对各塔的其他工艺条件的控制也带来一定难度，尤其降低了预精馏塔的生产能力，增加了蒸汽和动力消耗。萃取水量要以粗醇中轻组分和重组分的变化为依据，以精醇质量的控制为根本， 粗醇的质量相对较好，可以少加萃取水，以免增加消耗；在粗醇质量较差时，为保证产品的质量就要相应多加萃取水以保证塔内采出产品的质量。我厂补水量控制为粗醇入料量的15%～25 %，预后甲醇比重0.85～0.86，就可以保证产品的达到优等品。
2. 脱醚塔、常压塔回流液温度控制
脱醚塔、常压塔回流液温度控制对蒸汽节能效果不可忽视。我厂两塔回流温度设计指标比对应塔顶温度低5℃以上，经过实践经验证明，回流温度低将影响塔顶温度，不仅增加蒸汽消耗，还不利于轻组分的分离。我厂回流温度控制以低于塔顶温度1-2℃为原则，控制脱醚塔回流温度67-70℃、常压塔回流温度63-65℃，避免回流液的显热浪费。
3.优化各塔回流比操作
对于脱醚塔来说，为有效脱除轻组分杂质，可以通过一定的回流量来实现， 但是增加回流量就必须增加蒸汽能耗，所有有必要采取多种形式来脱除轻组分杂质。因我厂三塔流程中脱醚塔设有两级冷凝器、回流槽萃取分油设施，通过提高脱醚塔冷凝器温度来排出更多轻组分杂质（再通过排气冷凝器回收杂质夹带的甲醇）、对回流槽萃取适时分油等措施后，脱醚塔回流量可得到有效降低。我厂回流比控制在0.5～0.7，即保证了杂质的脱除，又降低了蒸汽使用量。
对于加压塔及常压塔来说，回流比的选择体现甲醇质量与蒸汽消耗的平衡。即在其它操作条件不变时, 回流比大有利于甲醇产品品质的提高, 但需要的热量也多，回流比小，甲醇产品质量无法保证，水份等重组分含量升高。回流比选择的原则是在满足甲醇质量前提下，尽可能降低回流比以节约能量。根据操作经验，我厂加压塔回流比为1.5～2.0、常压塔回流比为1.0～1.2，既保证了精甲醇的产品质量，又节约了蒸汽消耗。
4.加压塔、常压塔采出比例的合理分配
三塔精馏工艺最大的优点就是，加压塔塔顶的甲醇饱和蒸汽作为常压塔塔底再沸器热源，即常压塔的再沸器就是加压塔的冷却器,不仅节约了蒸汽，而且降低了循环冷却水负荷。加压塔和常压塔操作紧密相连，必须把握好两塔的物料平衡、热量平衡及汽液平衡前提下，进行节能优化操作。如果加压塔采出比例过高，为确定甲醇质量相应回流量也增加，蒸汽用量自然上升；反之加压塔比例小，回流量小，表面上节能了蒸汽，但是不能对常压塔提供充足的热量，导致各工艺指标不能满足生产要求。所以我们确立两塔采出比例分配的原则为：在维持常压塔热量要求的前提下，加压塔采出尽可能靠上限操作。根据操作经验，我厂将加压塔、常压塔的采出大致按4:6的比例进行分配，即节约了加压塔蒸汽用量，又为常压塔提供了足够的热量。
三、通过工艺改进，合理利用热能，降低蒸汽消耗
1.加压塔蒸汽冷凝液回收至脱醚塔再沸器使用
在原有工艺流程中，加压塔蒸汽冷凝液与脱醚塔蒸汽冷凝液合并后用于预热粗醇，而加压塔釜温度指标127-132℃，脱醚塔釜温度指标78-80℃，所以加压塔蒸汽热值利用率较低，用于预热粗醇较为浪费。为此我们对流程进行了技术改造，将加压塔蒸汽冷凝液管接至脱醚塔现沸器蒸汽进口。蒸汽经加热加压塔、再加热脱醚塔、再作预热粗醇使用，实现蒸汽三级阶梯利用，最终冷凝水温度可降至小于50℃，节能效果显著。
2.常压塔残液热量回收
常压塔釜排出残液温度达到106-109℃，主要成分为水的汽液混合物，直接排放至污水处理，造成热能浪费。我们通过改造，增加一换热设备，将残液用于预热粗醇，将残液温度降至小于50℃，充分利用废热，降低蒸汽耗。
3.脱醚塔纳入双效精馏的范围
通过合理控制，优化了加压塔和常压塔采出精甲醇的比例，这就出现加压塔的甲醇蒸气供给常压塔后还有富余，若将富余的这部分蒸气则送至脱醚塔再沸器作为热源，从而将脱醚塔也纳入双效精馏的范围，可节约更多的热量。该改造方案对系统操作稳定性更为严格，而且改造要求、投资费用较高，故需要进一步论证其可行性。
四、结语
蒸汽消耗是甲醇精餾系统运行最主要的能耗之一，我们从实践的角度，科学、合理地对精馏系统进行整体优化、控制，不断的技术改造，让三塔精馏节能的优势发挥出最好水平，为企业创造更大效益。