精馏及其在甲醇生产中的应用

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1、精馏及其在甲醇生产中的应用粗甲醇精制的精馏过程,传统上多采用由预塔和主塔构成的双塔流程。鉴于对高品质、低乙醇甲醇产品的要求和节能的优势,又发展出三塔双效精馏流程。据资料[2]介绍,不少国外公司均采用了这一先进流程。国内也报道了若干生产厂投产了这种三塔双效流程[3～6]。本文将对有关问题作更深入的讨论。一、精馏1.1概念一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛应用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的

2、组分数可分为二元精馏和多元精馏。根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏。（包括萃取精馏、恒沸精馏、加盐精馏）。若精馏过程伴有化学反应，则成为反应精馏。1.2精馏原理双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置（图1），包括精馏塔、再沸器、冷凝器等精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸汽得到部分冷凝，部分分凝液作为回流液返回塔顶，其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸汽沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液

3、体一起沿塔下降,进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分,称为提馏段。两段操作的结合,使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-

4、1个塔。精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。1.3工业上的应用化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相物系。为进一步加工和使用，常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。精馏是分离均相液体混合物的重

5、要方法之一，属于气液相间的相际传质过程。在化工生产中，尤其在石油化工、有机化工、高分子化工、精细化工、医药、食品等领域更是广泛应用。1.4分类工业上精馏过程有多种分类方法，见下表分类特点及应用按蒸馏方式分类平衡蒸馏平衡蒸馏和简单蒸馏，只能达到有限程度的提浓而不可能满足高纯度的分离要求。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简单蒸馏精馏借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作。特殊精馏特殊精馏适用于普通精馏难以分离或无法分离的物系按操作压力分类加压精馏常压下为气态（如空气）或常压下沸点为室温的混合物，常采

6、用加压精馏正常精馏对于常压下沸点较高（一般高于150℃）或高温下易发生分解，聚合等变质现象的热敏性物料宜采用真空精馏，以降低操作温度真空精馏按被分离混合物中组分的数目分类两组分精馏工业生产中绝大多数为多组分精馏，多组分精馏过程更复杂多组分精馏按操作流程分类间歇精馏间歇操作是不稳定操作，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。连续精馏1.5精馏操作的主要影响因素除了设备问题以外，精馏操作过程的影响因素主要有以下几个方面：塔的温度和压力（包括塔顶、塔釜和某些有特殊意义的塔板）；进料状态；进料量；进料组成

7、；进料温度；塔内上升蒸汽速度和蒸发釜的加热量；回流量；塔顶冷剂量；塔顶采出量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔顶和塔底产品的组成要求来对这几个影响因素进行调节。1.6精馏的主要设备①精馏塔按压力---------加压塔、常压塔、减压塔按单元操作--------精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔按支承方式--------框架塔、自支承式塔按塔内件结构--------板式塔、填料塔②再沸器再沸器的任务是将部分塔底的液体蒸发以便进行精馏分离。再沸器是热交换设备，根据加热面安排的需要，再沸器的构造可以是夹套式、蛇管式或列管式；

8、加热方式可以是间接加热或直接加热。③冷凝器冷凝器的任务是冷凝离开塔顶的蒸气，以便为分离提供足够的回流。部分冷凝的优点是未凝的产品富集了轻组分，冷凝器为分离提供了一块理论板。当全凝时，部分冷凝液作为回流返回，冷凝器没有分离作用。二、甲醇精馏2.1甲醇的性质①甲醇的