甲醇装置生产准备期技能操作人员培训教材大纲精馏部分.docx
- 文档编号:2844362
- 上传时间:2022-11-15
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:37.04KB
甲醇装置生产准备期技能操作人员培训教材大纲精馏部分.docx
《甲醇装置生产准备期技能操作人员培训教材大纲精馏部分.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《甲醇装置生产准备期技能操作人员培训教材大纲精馏部分.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
甲醇装置生产准备期技能操作人员培训教材大纲精馏部分
甲醇装置生产准备期技能操作人员培训教材大纲
(精馏部分)
第一部分概述
1、项目建设的背景
2、装置概况
2.1装置建设规模及产品方案
2.2装置组成、范围及名称
2.3装置年运行时数和操作班次
3全厂原料、产品、催化剂、化学品和副产品技术规格及产量
4甲醇理化性质及用途
5甲醇合成技术进展情况
5.1国外技术情况
5.1.1英国DAVY技术
5.1.2德国LURGI技术
5.1.3丹麦TOPSOE技术
5.1.4日本东洋技术
5.1.5瑞士CASALE技术
5.2国内技术情况
5.2.1华东理工大学技术
5.2.2杭州林达技术
第二部分甲醇合成
1、本装置采用的技术介绍(生产过程及流程简述)
2、甲醇合成的工艺要求
3、甲醇合成的工艺流程
4、甲醇合成化学反应速度与化学平衡
5、甲醇合成催化剂简介、特性和使用与维护
6、甲醇合成工艺条件的选择
7、甲醇合成的工艺指标
8、甲醇合成生产控制项目及频率
9、甲醇合成催化剂的升温与还原
10、甲醇合成岗位的正常操作、故障处理及维修保养
11、本装置的电、汽、水、工艺气体等公用工程主要规格、用量和来源
第三部分甲醇精馏
3.1甲醇精馏原理
3.1.1精馏定义及特点
精馏是分离液体均相混合物实现工业化的典型单元操作。
它是通过加热形成汽液两相体系,利用混合物中各组分挥发度的差别达到组分分离与提纯的目的。
液体具有挥发而成为蒸汽的能力,但不同液体在一定温度下的挥发能力各不相同。
例如:
将一瓶酒精和一瓶水同时置于一定温度下,瓶中的酒精比水挥发得快。
如果在一定压力下,对酒精和水混合液进行加热,使之部分汽化,因酒精的沸点低易于汽化,故在产生的蒸汽中,酒精的含量将高于原始混合液中酒精的含量。
若将汽化的蒸汽全部冷凝,便可获得酒精含量高于原始混合液的产品,使酒精和水得到某种程度的分离。
习惯上,我们把混合物中挥发能力高的组分(例如酒精)称为易挥发组分或轻组分,把挥发能力低的组分(例如水)称为难挥发组分或重组分。
精馏是目前应用最广泛的一种液体均相混合物分离方法,应用历史悠久、技术比较成熟,一般具有以下特点:
(1).通过精馏操作,可以直接获得所需要的产品,不像吸收、萃取等分离方法,还需要外加吸收剂或萃取剂,并需要进一步使所提取的组分与外加组分再进行分离,因而精馏操作流程通常较为简单。
(2).精馏分离适用的范围广泛,它不仅可以分离液体混合物,而且可以通过改变操作压力使常温常压下呈气态或固态的混合物在液化后得以分离。
例如,将空气液化,再用精馏方法获得氧、氮等产品;再如,脂肪酸的混合物,可用加热使其熔化,并在减压下建立汽液两相系统,用精馏方法进行分离。
对于挥发度相等或相近的混合物,可采用特殊精馏方法分离。
(3).精馏是通过对混合物加热建立汽液两相体系的,汽相还需要再冷凝液化,因此需要消耗大量的能量(包括加热介质和冷却介质)。
另外,加压或减压,将消耗额外的能量。
精馏过程中的节能是个值得重视的问题。
3.1.2精馏操作的分类
3.1.2.1按精馏方式可分为平衡(闪蒸)精馏、简单精馏、精馏和特殊精馏
平衡精馏和简单精馏常用于混合物中各组分的挥发度相差较大,对分离要求又不高的场合;精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作,它是应用最广泛的精馏方式。
如果混合物中各组分的挥发度相差很小(相对挥发度接近于1)或形成恒沸液时,则应采用特殊精馏。
若精馏时混合液组分间发生化学反应,称反应精馏,这是将化学反应与分离操作耦合的新型操作过程。
对于含有高沸点杂质的混合液,若它与水互不相溶,可采用水蒸气精馏,从而降低操作温度。
对于热敏性混合液,则可采用高真空下操作的分子精馏。
3.1.2.2按操作压力分为加压、常压和真空精馏
加压下为气态(如空气、石油气)或常压下泡点为室温的混合物,常采用加压精馏;常压下,泡点为室温至150℃左右的混合液,一般采用常压精馏;对于常压下泡点较高(一般高于150℃)或热敏性混合物(高温下易发生分解,聚合等变质现象),宜采用真空精馏,以降低操作温度。
所谓泡点是指液体在恒定的外压下,加热至开始出现第一个气泡时的温度。
露点是指气体冷却时,开始凝聚出第一个液滴时的温度。
3.1.2.3按被分离混合物中组分的数目可分为两组分精馏和多组分精馏
工业生产中,绝大多数为多组分精馏,但两组分精馏的原理及计算原则同样适用于多组分精馏,只是在处理多组分精馏过程时更为复杂些,因此常以两组分精馏为基础。
3.1.2.4按操作流程分为间歇精馏和连续精馏
间歇精馏主要应用于小规模、多品种或某些有特殊要求的场合,工业中以连续精馏为主。
间歇精馏为非稳态操作,连续精馏一般为稳态操作。
3.1.3精馏原理
工业上是将每个分离器做成一块;或在一个圆形的塔内装有一定高度的填料。
板上液层或填料表面是汽液两相进行传热和传质的场所。
精馏塔下面由加热釜(再沸器)供热,使釜中残液部分汽化后蒸汽逐板上升,塔中各板上液体处于沸腾状态。
顶部冷凝得到的馏出液部分作回流入塔,从塔顶引入后逐板下流,使各板上保持一定液层。
上升蒸汽和下降液体呈逆流流动,在每块板上相互接触进行传热和传质。
原料液于中部适宜位置处加入精馏塔,其液相部分也逐板向下流入加热釜,汽相部分则上升经各板至塔顶。
由于塔底部几乎是纯难挥发组分,因此塔底部温度最高,而顶部回流液几乎是纯易挥发组分,因此塔顶部温度最低,整个塔内的温度由下向上逐渐降低。
由塔内精馏操作分析可知,为实现精馏分离操作,除了具有足够层数塔板的精馏塔以外,还必须从塔顶引人下降液流(即回流液)和从塔底产生上升蒸汽流,以建立汽液两相体系。
因此,塔底上升蒸汽流和塔顶液体回流是精馏过程连续进行的必要条件。
回流是精馏与普通精馏的本质区别。
3.1.4甲醇精馏原理
精甲醇的精馏过程是利用粗甲醇中各组分的挥发度不同,而且不形成共沸物。
利用多次部分汽化和部分冷凝的方法,以达到完全分离各组分的目的。
常温、常压下,甲醇是易挥发和易燃烧的无色液体,纯甲醇的沸点为64.7℃,杂质的沸点有高有低,低于甲醇沸点的为轻馏分,高于此值的为重馏分。
一般情况下,甲醇中所含轻馏分杂质主要有二甲谜、乙醛、丙酮等,约占粗甲醇重量的1%;重馏分主要有水、异丁醇、异丁醚等约占粗甲醇重量的4~5%。
甲醇合成不论采用何种催化剂,均受其选择性的限制以及合成条件(压力、温度和合成气组成)的影响,在进行甲醇反应的同时,还伴随着一系列副反应,副反应产物多达4O多种,这些杂质只有通过精馏工序加以去除,才能得到符合要求的精甲醇。
甲醇精馏是简单精馏的组合,精馏操作系基于混合物中各组分在相同温度的条件下,具有不同的挥发度,当混合液被加热到沸腾以后,将气相进行冷凝,其冷凝液组成与原来的混合液不同,其中易挥发组分较以前增加,然后将冷凝液继续加热蒸发。
如此不断汽化、冷凝操作,最后使混合液中的组分几乎以纯组分被分离出来。
3.2甲醇精馏技术进展情况(单塔、双塔和三塔精馏优缺点及投资对比)
甲醇作为主要的基本有机化工原料之一和替代能源的一部分,在当前全球化工产品市场上起着举足轻重的作用。
目前我国使用较广泛的是双塔精馏与三塔精馏工艺。
3.2.1双塔精馏工艺
来自粗甲醇储槽的甲醇,经粗甲醇预热器加热后进入预精馏塔,在预精馏塔脱除轻馏分后,直接由泵输送至主精馏塔,进一步把高沸点的重馏分杂质脱除,主要是水、异丁基油等。
从塔顶或侧线采出的精甲醇经过冷却器冷却至常温后,就可得到纯度在99.95%以上的符合国标的精甲醇产品。
3.2.2三塔精馏工艺
从进料泵来的粗甲醇加入碱液后经预热器加热后进入预塔,进塔后与从再沸器来的气流换热后,未冷凝的部分低沸点组分及不凝气进入其中,绝大部分甲醇经冷却器冷凝后回流,不凝气体经过预塔液封槽后,进入放空总管;出预塔的甲醇液经过加压塔给料泵加压后进入加压塔,进塔后与从再沸器来的气流换热后,气相从塔顶出塔后进入常压塔再沸器给常压塔提供热源,冷凝后的甲醇进入加压塔回流槽,一部分打回流,一部分作为产品采出。
液相出塔后进入常压塔,进塔后与从再沸器来的气流换热后,气相出塔顶后经常压塔冷凝器冷却后进入常压塔回流槽,一部分打回流,一部分作为产品采出,常压塔底的排出废水,送往废水槽。
3.2.3双塔精馏和三塔精馏的比较
3.2.3.1产品质量
精甲醇中乙醇含量是一个重要指标,从国内双塔精馏现状来看,精甲醇中乙醇含量较高,这是一个比较突出的问题。
国内大部分以油或煤为原料的甲醇厂经过双塔精馏后,精甲醇中乙醇的含量在400—500ppm,联醇工艺生产中的精甲醇其乙醇含量更高些。
三塔精馏可制取乙醇含量较低的优质甲醇,乙醇含量一般小于100×10—6,大部分时间可保持在50×10—6以下,其他有机杂质含量也相对减少。
精甲醇产品质量不仅跟精馏工艺有关系,而且还跟甲醇合成压力、合成气组成、合成催化剂有关,甚至和合成塔等设备的选材也有关系。
甲醇产品中乙醇含量的高低与粗甲醇中乙醇含量有很大关系,粗甲醇中乙醇含量低时,精甲醇中乙醇含量自然也低。
在三塔精馏中常压塔采出的精甲醇质量更好些。
实际分析结果表明,常压塔采出的精甲醇中乙醇含量极低,仅数个ppm甚至更低,而加压塔采出的精甲醇中乙醇含量大多在几十ppm。
3.2.3.2能耗
甲醇是一种高能耗产品,而精馏工序的能耗占总能耗的10%~30%,所以精馏的节能降耗不容忽视。
双塔精馏每吨精甲醇耗蒸汽约为1.8~2.0t,不少工厂消耗蒸汽量在2.0t以上。
三塔精馏与双塔精馏的区别在于三塔精馏采用了两个主精馏塔,一个加压操作,一个常压操作,利用加压塔的塔顶甲醇蒸汽冷凝热作为常压塔的加热源,既节约了蒸汽,也节约了冷却用水。
每精制1t精甲醇约节约1t蒸汽,所以三塔精馏的能耗较低。
3.2.3.3投资与操作费用
双塔精馏与三塔精馏的投资、操作费用、能耗的相互关系与生产规模有很大关系,随着生产规模的增大,三塔精馏的经济效益就更加明显。
双塔精馏工艺投资省、建设周期短、装置简单易于操作和管理。
虽然消耗高于三塔精馏工艺,但在5万吨/年生产规模以下时其技术经济指标较占优势,其节能降耗途径可以采用高效填料来达到降低蒸汽消耗的目的。
5万吨/年生产规模以上时,宜采用三塔精馏技术,虽然一次性投资较高,但是操作费用和能耗都相对较低。
本装置采用双塔精馏主要是因为装置的目标产品为MTO级甲醇,只是在调整产品结构时才生产精甲醇,同时整个装置副产低压力的蒸汽量较多,有时甚至需要循环水来冷却过多的热负荷。
3.3甲醇精馏塔内件(塔板、填料)进展情况
3.3.1塔填料
规整填料由于其分离效率高、阻力小、通量大等优点,已在国内化工等行业的工业化装置中广泛应用。
国内以波纹填料应用较广,主要品种有苏尔寿的CY型、BX型丝网波纹填料、Mellapak系列M-125~M650孔板波纹填料、国内自己研制开发的SW-1型和SW-2型网孔波纹填料。
在几万t/a甲醇装置中(二塔流程)大都采用CY型(700m2/m3)及SW-1型(650m2/m3),而在10万t/a以上的(三塔流程)装置中考虑到更节能及放大效应等原因而陆续以BX(500m2/m3)及SW-2(450-500m2/m3)取代CY型及SW-1型,均取得良好结果,而SW型填料在原料成本和技术优势上比丝网填料更具实用性。
填料的比表面积与填料的空隙率是一组矛盾,对规整填料而言,比表面积与效率成正比,即填料的比表面积越大,理论板数越多,效率越高,但随之而来的是空隙率越小,压降增大,单位截面积的通量减少,如CY(700m2/m3)型效率高于BX(500m2/m3)型,而通量小于BX型,孔板填料情况也如此,效率为M450>M350>M250>M125,而通量则相反。
SW型网孔波纹填料系上海化工研究院与雪浪化工填料厂联合开发的新型规整填料,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 甲醇 装置 生产 准备 技能 操作 人员培训 教材 大纲 精馏 部分
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)