三塔精馏系统中两塔负荷分配值对吨甲醇蒸汽消耗的影响

林彦杰，李 宁

三塔精馏系统中两塔负荷分配值对吨甲醇蒸汽消耗的影响

林彦杰，李 宁

（兖矿国泰化工有限公司，山东 滕州277527）

讨论了三塔双效精馏中影响吨甲醇蒸汽消耗的因素，深入分析并计算了两塔负荷分配值对吨甲醇蒸汽消耗的影响，并通过作图找出了最低消耗点。

三塔双效精馏；两塔负荷分配；吨甲醇蒸汽消耗

1 流程简介

本装置采用三塔精馏，分别为预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔，其中加压塔与常压塔形成双效精馏，预塔后甲醇进入加压塔，塔顶甲醇气直接入常压塔底部作为其再沸器的热源，形成双效精馏。双效精馏的优点是将前一效的顶部出气作为后一效的加热蒸汽，节省了后一效的外加热源，也省去了前一效的冷却水［1］。这一工艺要求加压塔与常压塔负荷分配合理，以期精馏产能较大，同时消耗较低。

本车间吨甲醇蒸汽消耗大约在1.03～1.2t左右，0.4MPa蒸汽的吨消耗为0.19～0.3t，1.3MPa蒸汽的吨消耗为0.76～0.89t。假设公司每天精醇考核目标为1000t，则0.4MPa蒸汽消耗约190～300t，1.3MPa蒸汽每天消耗约为760～890t，即在不考虑粗醇回收率的情况下，找出并控制吨甲醇蒸汽消耗因素，每天0.4MPa蒸汽消耗最低可达190t，每天1.3MPa蒸汽消耗最低可达760t。

2 影响因素

2.1 预塔底浓度

预塔底浓度影响的是精馏萃取效果，预塔底浓度低，萃取量大，增加能源消耗，反之，减少能源消耗，但影响产品质量。表1数据显示，预塔底浓度上调1%左右，吨蒸汽消耗有明显提高。以低压为例，第3行数据比第6行数据蒸汽消耗提高了18%，多消耗了13.05t蒸汽。公司现系统稳定运行状态下的预塔底浓度维持在83%～85%。

2.2 蒸汽压力

蒸汽压力影响加压塔热源供给量，对蒸汽消耗有着绝对的影响。公司一般控制中压蒸汽压力为（1.2±0.07）MPa，低压蒸汽压力为（0.45±0.07）MPa。

2.3 回流比R

回流比主要控制塔顶产品采出质量，回流量越大，产品质量越好，蒸汽消耗也越大，适宜的回流比R才能控制成本最低，根据公式：

表1 不同预塔浓度下的吨蒸汽消耗

式中，QR为热量值，V为塔内上升气相流量，r为塔内液相的汽化潜热，R为回流比，D为产品产出量，F为进料量。

可见，回流比增加，对再沸器热流量QR需求随之增大［2］。现运行系统加压塔回流比控制范围为3.0，常压塔回流量比控制范围为2.2。

2.4 两塔负荷分配值

加压精馏塔与常压精馏塔产品采出要合理分配，加压精馏塔和常压精馏塔是串联运行的，以加压精馏塔塔顶的甲醇气来调节常压塔的工况。如果两塔的采出不平衡，就会导致两塔工况紊乱，甚至造成两塔拦液和淹塔等，致使产品质量不合格，影响产品质量和产量。虽然经模拟计算两塔采出相近时能耗最低，但国内三塔精馏工艺生产中，加压精馏塔产品采出一般略大于常压塔产品采出。林长青等人［3］模拟计算报道的加压塔与常压塔负荷比为1.33～1.69时能耗最低，吨甲醇精制气消耗可达1.0～1.3，甲醇回收率较高，而建滔化工有限公司的蒸汽能耗为0.95～1.0，可见合理的两塔工艺参数调节对降低蒸汽消耗及提高粗醇回收率有很大影响。

2.5 其他因素

进料的稳定性，操作人员素质及水平，开停车、换热设备等因素均会影响能耗。公司在设备管理及人员技术方面比较完善，在考虑制约蒸汽消耗因素方面可以忽略不计。

3 两塔负荷分配值对吨甲醇蒸汽消耗的影响

我们用两塔甲醇采出量表示两塔负荷，采出比表示两塔负荷分配值。在DCS系统中，加压塔采出与常压塔采出量分别由FIRQ8007、FIQ8010实时监控记录，数值分别用字母Q1、Q2表示，Q1/Q2即为两塔负荷分配比值［4］。

基于影响蒸汽消耗的因素很多，我们要在统一的要因参数下分析精馏常压塔与加压塔的最佳负荷分配比，根据2013年5、6月份的系统运行情况，我们采集了以下数据，如表2所示。趋势，我们可以看出Q1/Q2= 1.2597处出现了低点，并随着Q1/Q2的增加，蒸汽消耗越大。故在本系统预塔浓度在83%～84%之间时，两塔负荷分配值为1.2597，吨蒸汽消耗最低为0.9896t，蒸汽消耗明显降低。

表2 蒸汽消耗与两塔负荷分配数据

图1 吨甲醇蒸汽消耗与Q1/Q2比值关系图

4 结语

对系统吨甲醇蒸汽消耗的因素进行分析，可使系统更优化，能耗更低，尤其通过对两塔负荷分配与吨甲醇蒸汽消耗的数据采集与计算，得出当两塔负荷为1.26左右，蒸汽消耗较低，每产1t甲醇需消耗蒸汽约为0.9896t。

［1]黄洁，高燕如，唐伯国，等.甲醇三塔双效精馏的讨论［J］. 中氮肥，2004（2）：12-14.

［2]马远彬，刘伟伟.浅谈降低甲醇精馏蒸汽消耗的途径［J］.化肥设计，2012（1）：40-41.

［3]林长青，张振欧.甲醇三塔精馏工艺中加压塔与常压塔工作状态的优化［J］.化肥工业，2005（6）：18-20.

［4]林彦杰，申友军.三塔双效精馏系统中的最佳两塔负荷分配值［J］.小氮肥，2015（5）：10-11.

Influence of Tower Load Distribution Value on Steam Consumption of Methanol in Three Tower Distillation System

LIN Yan-jie， LI Ning
（Yankuang Cathay Coal Chemical Co. Ltd.， Tengzhou 277527， China）

TQ028.3；TQ028.1+3；TQ062+.2

B

1671-9905（2016）06-0061-02

林彦杰（1987-），女，汉族，山东省曲阜市人，助理工程师，硕士研究生，电话：15163231870，E-mail：yanjielin@126.com

2016-04-12