甲醇的双塔精馏与三塔精馏

工艺。
２ １ 双 塔 精馏 工艺 （ ． 流程见 图 １ ）
表 １ 工 业 甲醇 规 格 及 技 术 指 标 ＧＢ ３ —２ ３ ８９
指标
项 目
足 轻 重 的作 用 。２ ０ ０４年全 国 １０余 家 甲醇 生 产 企 ３ 业 ， 甲醇 总产 量 为 ４ ０万 吨 。 比 ２ ０ ４ ０ ３年多产 ８ Ｏ万 吨 ，增 长 ２ ．％ 。随 着 甲 醇 衍 生 物 及 下 游 产 品 生 ２８
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甲醇 与 甲醛
２ ０ 第 ４期 ０ ５年
甲醇 的 双 塔 精 馏 与 三 塔 精 馏
汤立存
（ 河北远 东化 工有限公 司 河北 唐 山 ０４ １） ６ ４ ２
０ 前 言
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
甲醛 衍 生 产 品 国外 技 院 Ｌ－ － －
酚醛 树脂 、脲醛 树脂 、蜜胺 甲醛 树脂 、聚 甲醛 树 脂 、１ ，４一丁二 醇 、新戊 二醇 、季 戊 四醇和 三羟 甲基 丙烷 等是 国外 生 产 的 ８种 主 要 甲醛 下游 产 品 ， 本 文 介绍 这 ８种 产 品 国外 生 产工 艺 、主要 用途 、消 耗 指 标 、投 资及 生产 成本 计算 。
一
一 ０． ０ ０ ０５ ０． Ｏ１ Ｏ ５
１ 精 馏 原 理
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 ６ ．℃ ，杂 质 的 沸 点 有 高 ４７
碱 度 （ ＮＨ 计 ）／ 以 ３ ％≤
有低 ，低 于 甲醇沸 点 的为 轻馏 分 ，高 于此值 的为重
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２０ ０ ５年第 ４期
甲醇 与 甲醛
９
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 ９ ． ％ 以上 的 符 合 国标 的精 ９９ 甲醇 产 品。
越大 ，因此提高产品质量和降低消耗越来越引起人 们 的关注 ， 甲醇 精馏 装 置是 甲醇生产 重 要 的处理 工 序 ，其 能耗 约 占 甲醇 总 能 耗 的 ２ ％。本 文 就 甲醇 Ｏ 生产 的最终 工 序粗 甲醇 的双塔 精馏 和三 塔精 馏操 作 做一 剖 析 和 比较 。
６ ０～ ６ ５ ４． ５．
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 （ 表 １ 。 见 ） 精馏 是简 单蒸 馏 的组合 ，蒸馏 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
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
图 ２ 三 塔 精 馏 工 艺 流 程 简 图
醇含 量极 低 ，仅 １ ０ ～２×１ ～ ，有 时 甚 至分 ×１ ～ ０ 析不 出来 ，而加 压塔 采 出 的精 甲醇 中 乙醇含 量 大多
即可 把树脂 聚 合和 交联 ，树 脂受 热 后 即可发 生 聚合
和交 联 。相反 ，当可溶 酚 醛树脂 加 入第 二组 分 如 乌 洛托 品 时则 能 固化 成线 性 酚醛树 脂 。可 熔 酚醛 树脂 是酚 醛树脂 产 量较 大 的品种 。最 典 型 的产 品是 低分 子量 树脂 ，可 以水 溶液 或有 机溶 液 形式 生 产 ，也可 以固体形 式生 产 。 可熔 酚醛 树脂 应用 实例 如下 ：
２ 双 塔 精 馏 和 三塔 精 馏 流 程
目前 我 国使 用较 广泛 的是双 塔精馏 与三塔 精馏
来 自粗 甲醇储 槽 的 甲醇 ，经 粗 甲醇 预 热器 加热 到 ４ ℃ 后 进 入 预 精 馏 塔 ，在 预 精 馏 塔 脱 除 轻 ５ 馏 分 后 ，直接 由泵 输送 至 主精馏 塔 ，进 一 步把 高沸
成都
６０２ ） １ ２ ５
其他方 面的应用则需 要 ８ ～１０ ２ ０ ０ ＂ 的树脂产 品 。 （ 线性 酚醛 树脂 是热 塑性 化合 物 ，一 般 都是 脆性 固体 物 ，它与 多种 交联 物 质 （ 如乌 洛托 品）反 应 得 到最 终性 质 的酚醛 树脂 。 （ ）可熔 酚醛 树脂 ２ 可熔酚 醛 树 脂 中 甲醛 与 苯 酚摩 比为 １ ，使 ～３ 用碱 作催 化剂 ，如 氢 氧化钠 或碳 酸 钠 、碱 土 氧化 物
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 。
图 １ 双 塔 精 馏 工 艺 流 程简 图
２ ２ 三 塔精 馏 工艺 ．
甲醇厂 经 过 双塔 精 馏 后 ，精 甲醇 中 乙醇 的 含 量 在
４０ ０ ６ ０ ０ ×１ — —５０×１ ＿ ，联 醇 工 艺 生 产 中 的 精 甲 ０。
醇其 乙醇 含量 更高 些 。
表 ２ 双塔 精馏 和 三 塔 精 馏 的 主 要 操 作 条 件
三塔 精 馏工 艺流 程 图见 图 ２ 。
不 凝 气
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 １０ ０ 。 ０ ×１ ＿。 ，大部 分 时 间 可 保 持 在
５ ×１ 以下 ，其 他 有 机 杂 质 含 量 也 相 对 减 少 。 ０ ０ 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
１ 甲醛衍 生 产 品技 术 水 平
１ １ 酚 醛树 脂 ．
１ １ １ 概 述 ．．
和氢 氧化 物等 ，或 者使 用 氨作催 化 剂 。催化 剂 的种
类 及 使用 量对 生产 出的树 脂分子 结 构有 着重 要 的影
由苯 酚 和 甲醛 生产 的各类 酚 醛树 脂有 着广 泛 的
应 用 市场 ，最 重 要 的应用 市 场有 以下 几个 方 面 。酚
甲醇是一 种 高 能耗产 品 ，而 精馏 工 序 的能 耗 占
总能 耗 的 １ ％ ～３ ％ ，所 以精 馏 的 节 能 降 耗 不 容 ０ ０
忽视 。 双 塔 精 馏 每 吨 精 甲 醇 耗 蒸 汽 约 为 １． ８～
２ ０ ，不 少工 厂 消 耗蒸 汽 量 在 ２ ０ ．ｔ ．ｔ以 上 。 三 塔 精
的塔顶 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 １ 精 甲醇 约节 ｔ 约 １ 蒸汽 ，所 以三 塔 精馏 的 能耗较 低 。 ｔ
表 ３ 投 资与 操作 费 用 比 较 表
常压 塔 回流槽 ，一 部分 打 回流 ，一 部分 作为 产 品采
沸 程 （ 括 ６． 包 ４ ６±０ １ ） ／ ≤ ．℃ Ｚ； 高锰 酸钾 试 验 ／ ｎ ｍｉ≥ 水溶性试验 水 分 含量
酸 度 （ ＨＣＸ） 计 ）／ 以 Ｉ Ｈ ％≤
Ｏ． ８
１． Ｏ
１５ ．
５ Ｏ
３ Ｏ
２ Ｏ
澄 清
Ｏ． Ｏ １ Ｏ． Ｏ１ Ｏ ５ Ｏ． Ｏ０ Ｏ Ｈ２ Ｏ． ５ １ Ｏ． Ｈ３ Ｏ Ｏ ０ ０． ０ ８ ０ ０
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 ４ Ｏ多 种 ，这
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
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
在 ２ ０×１ 一 －８ ０ ０×１ － 。 ０ ６ ３ ３ 能耗 ．
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
响 ，以苯 酚计催 化 剂用 量摩 比为 １０ ０ ～１１ ：．１ ：。
可熔 酚醛 树脂 是热 固性 树脂 ，可 以不用 催 化 剂
醛 树 脂终 端应 用 主要 有两 大领 域 ，其 一是 用作 胶合