三塔精馏系统中两塔负荷分配对蒸汽单耗的影响

三塔精馏系统中两塔负荷分配对蒸汽单耗的影响

林彦杰，李  宁

（兖矿国泰化工有限公司，山东 滕州277527）

［摘  要］ 结合兖矿国泰化工有限公司甲醇装置三塔双效精馏系统的实际情况，分析与探讨预塔釜液浓度、蒸汽压力、回流比、加压塔与常压塔负荷分配等影响蒸汽单耗的因素，基于生产数据着重讨论两塔（加压塔与常压塔）负荷分配对蒸汽单耗的影响，得出两塔负荷之比在1.26左右时系统蒸汽单耗最低（0.989 6 t）的结论。

［关键词］ 甲醇装置；三塔双效精馏；蒸汽单耗；影响因素；负荷分配

    ［中图分类号］ TQ 223.12⁺1  ［文献标志码］ B  ［文章编号］  1004-9932（2016）06-0042-02

1  概  述

兖矿国泰化工有限公司甲醇装置采用三塔精馏工艺，三塔分别为预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔（简称为预塔、加压塔、常压塔），其中加压塔与常压塔形成双效精馏，即出预塔后甲醇蒸气进入加压塔，加压塔塔顶甲醇蒸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消耗^［1］。这一工艺要求加压塔与常压塔负荷分配合理，以实现精馏系统产能较大同时消耗较低。

兖矿国泰化工有限公司甲醇装置蒸汽单耗一般在1.03～1.20 t；其中，0.4 MPa蒸汽（低压蒸汽）单耗为0.19～0.30 t，1.3 MPa蒸汽（中压蒸汽）单耗为0.76～0.89 t 。假设公司精醇产量考核目标为1 000 t/d ，则0.4 MPa蒸汽消耗在190～300 t/d ，1.3 MPa蒸汽消耗在760～890 t/d ，即在不考虑粗醇回收率的情况下，找出并控制蒸汽单耗的影响因素，0.4 MPa蒸汽消耗最低可达190 t/d ，1.3 MPa蒸汽消耗最低可达760 t/d 。

2  蒸汽单耗的影响因素

2.1  预塔釜液浓度

预塔釜液浓度影响的是精馏萃取效果。预塔釜液浓度低，萃取量大，能源消耗增加；反之，能源消耗减少，但影响产品质量。表1为不同预塔釜液浓度下的蒸汽消耗量，数据显示，预塔釜液浓度上调1%左右，蒸汽单耗有明显降低。我公司甲醇装置精馏系统稳定运行状态下，预塔釜液浓度维持在83%～85%。

       表1  不同预塔釜液浓度下的蒸汽消耗

注： 0.4 MPa蒸汽耗量、1.3 MPa蒸汽耗量、精醇产量、加压塔采出量、常压塔采出量均为每班的数据，每日3班，下同。

2.2  蒸汽压力

蒸汽压力影响加压塔热源供给量，对蒸汽单耗有着决定性的影响。公司一般控制中压蒸汽压力为（1.20±0.07） MPa，低压蒸汽压力为（0.45±0.07） MPa。

2.3  回流比

回流比主要影响塔顶产品采出质量。回流比（R）越大，产品质量越好，但蒸汽消耗也越大，选择适宜的回流比才能控制生产成本最低。据文献［2］中回流比R对能耗的影响计算公式Q_R= ［V+( 1-q）F］r =［D ( R+1）+（1-q）F ］r（式中：Q_R为再沸器所需热量；V为塔内上升气相流量；q为1 kmol进料从进料状态变为饱和蒸气所需的热量与进料的汽化潜热的比值；r为塔内液相的汽化潜热；D为产品产出量；F为进料量）可知，在其他因素恒定的情况下，再沸器对热量QR的需求随回流比R的增大而增大^［2］。我公司现运行系统加压塔回流比控制在3.0，常压塔回流比控制在2.2。

2.4  两塔负荷分配值

加压塔和常压塔是串联运行的，生产中以加压塔塔顶的甲醇蒸气来调节常压塔的工况，加压塔与常压塔产品采出要合理分配，如果两塔的采出量不平衡，就会导致两塔工况紊乱，甚至造成两塔拦液和淹塔等，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，但实际上国内三塔精馏系统生产中，加压塔产品采出一般略大于常压塔产品采出。如：林长青等人模拟计算的加压塔与常压塔负荷比为1.33～1.69时能耗最低，蒸汽单耗可达1.0～1.3 t，甲醇回收率也较高^［3］；而中海石油建滔化工有限公司甲醇装置的蒸汽单耗为0.95～1.0 t。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  其他影响因素

进料的稳定性、操作人员业务水平、开停车、换热设备换热效率等因素均会影响能耗。我公司在设备管理及人员技术水平方面比较完善，此方面因素对蒸汽单耗的影响可以忽略不计。

3  两塔负荷分配值对蒸汽单耗的影响

更多内容详见《中氮肥》2016年第6期