薛 菲

（山西焦化股份有限公司，山西 臨汾 031600）

高效集成膜分離技術(shù)在甲醇分離器內(nèi)件結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

薛 菲

（山西焦化股份有限公司，山西 臨汾 031600）

山西焦化集團(tuán)有限公司24萬噸甲醇合成生產(chǎn)裝置采用國際先進(jìn)的低壓銅催化劑甲醇合成法，工藝技術(shù)成熟，產(chǎn)品收率高，能耗低，質(zhì)量品級(jí)優(yōu)良，是一套技術(shù)含量及自動(dòng)化程度均較高的化工生產(chǎn)裝置。該項(xiàng)目以焦?fàn)t煤氣及造氣產(chǎn)水煤氣為原料，生產(chǎn)高附加值的符合國家優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品精甲醇，同時(shí)副產(chǎn)雜醇油、高低壓蒸汽。甲醇分離器是甲醇合成生產(chǎn)過程的重要設(shè)備之一，主要用來對(duì)冷卻后的含有甲醇的氣液混合物進(jìn)行分離，將其中的甲醇盡可能地回收形成粗甲醇產(chǎn)品，其分離效果的好壞直接影響甲醇產(chǎn)品的產(chǎn)率，并對(duì)聯(lián)合壓縮機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行與合成塔內(nèi)合成反應(yīng)效率的高低產(chǎn)生直接影響，提高甲醇分離器的運(yùn)行效果，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定及提產(chǎn)降耗高效運(yùn)行產(chǎn)生積極作用。

甲醇分離器；高效集成膜分離技術(shù)

山西焦化集團(tuán)有限公司24萬噸甲醇生產(chǎn)裝置自2008年6月份建成投產(chǎn)，經(jīng)過兩年的生產(chǎn)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)甲醇分離器后循環(huán)氣中醇含量一直高于設(shè)計(jì)指標(biāo)（≤0.6%），有時(shí)高達(dá)1%以上，影響合成系統(tǒng)甲醇產(chǎn)率以及合成塔的反應(yīng)效率與聯(lián)合壓縮機(jī)的運(yùn)行安全。為此我們對(duì)甲醇分離技術(shù)進(jìn)行研究，進(jìn)一步提高循環(huán)氣中醇的回收率，降低甲醇損失，優(yōu)化合成反應(yīng)效率，確保聯(lián)合壓縮機(jī)安全運(yùn)行。

二、甲醇分離器改造

1 在甲醇分離器原本體上進(jìn)行改進(jìn)。為了盡可能利用原有裝置，減少投資費(fèi)用與時(shí)間，項(xiàng)目組一開始就定下基調(diào)，保持甲醇分離器本體結(jié)構(gòu)尺寸不變，只對(duì)其內(nèi)件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。原設(shè)計(jì)內(nèi)件僅為200mm厚絲網(wǎng)對(duì)甲醇水冷器后氣液混合物進(jìn)行簡單分離，為提高分離效果，需在原甲醇分離器內(nèi)部有限空間內(nèi)研究更為合理高效的分離技術(shù)與方法，要求新分離內(nèi)件占用空間少，好安裝，同時(shí)還得保證分離效果。經(jīng)過對(duì)國內(nèi)分離技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行研究對(duì)比，近年發(fā)展迅速的高效膜分離做為本次內(nèi)件升級(jí)技術(shù)的首選，為使得膜分離技術(shù)能在甲醇分離器內(nèi)更好地發(fā)揮分離作用，膜分離單元前部加上簡單傳統(tǒng)的機(jī)械分離單元，即能減少膜分離單元的工作壓力，又能保證在有限的空間內(nèi)良好的分離效率。

2 對(duì)甲醇分離器內(nèi)件進(jìn)行改造。采用新型材料高效纖維，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了甲醇常規(guī)機(jī)械分離過程和微濾膜、超濾膜分離過程的組合，降低氣相中的甲醇（包括油、水等雜質(zhì)）含量，提高裝置收率，達(dá)到節(jié)能、降耗、增產(chǎn)、增效的目的。本技術(shù)在不增加裝置動(dòng)力及其它能耗的基礎(chǔ)上可將合成入塔氣中甲醇含量從0.7%～1.2%降至0.3%～0.6%。

3 內(nèi)件的安裝方式與方法。將現(xiàn)有甲醇分離器內(nèi)僅有的200MM除沫絲網(wǎng)去除，重新安裝一套集成膜分離裝置（含旋流內(nèi)件，微濾膜和超濾膜等），使工藝氣中的醇在低溫、低速、多級(jí)、高精度條件下得到高效分離。本技術(shù)方案在充分考慮介質(zhì)的密度、表面張力、粘度、各項(xiàng)雜質(zhì)的臨界含量、膜濾芯的綜合特性等因素，經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算確定，方案選用有自清潔功能的膜濾芯，通過設(shè)計(jì)氣流擾動(dòng)等措施實(shí)現(xiàn)長周期運(yùn)行。

4 內(nèi)件優(yōu)化后甲醇分離器壓差不增加。每個(gè)微濾膜濾芯的設(shè)計(jì)阻力降為0.003MPa，多組膜濾芯并連設(shè)置阻力降仍為0.003MPa，離心阻力降為小于0.008MPa，單元全套內(nèi)件初始阻力降小于0.011MPa。改進(jìn)之后壓差沒有增大，當(dāng)前運(yùn)行中甲醇分離器壓差為≤15kPa，工藝指標(biāo)控制范圍≤50kPa。

三、改造后甲醇分離器分離效果

自2012年12月份該項(xiàng)目實(shí)施完成以來，甲醇分離器后循環(huán)氣中醇含量指標(biāo)由原來的0.7%～1.2%表中的平均值下降到了0.3%～0.6%同樣，甲醇產(chǎn)率較前期大為提高，生產(chǎn)系統(tǒng)至今一直保持安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 高效集成膜甲醇分離器設(shè)計(jì)保證值。設(shè)計(jì)條件：（1）入口壓力：6.0MPa （g）；（2）溫度：40℃；（3）流量：43.73×104Nm3/h；（4）出合成塔氣體中甲醇含量：～4.56%（Vol%）。保證值：（1）分離器出口氣體中醇含量：≤0.61%（Vol%）；（2）阻力降：初期壓降≤0.015MPa。

2 實(shí)際生產(chǎn)中操作值。條件：（1）分離器入口壓力：～5.4MPa；（2）溫度：35℃；（3）流量：34.00×104Nm3/h；（4）出合成塔氣體中甲醇含量：～4.96% （Vol%）。實(shí)際操作值：（1）阻力降：初期壓降＜0.015MPa。（2）分離器出口氣體中醇含量：～0.416%（Vol%--現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)加權(quán)平均值）。通過近半年的運(yùn)行可以看出：選用這種分離器后，分離器出口氣中甲醇含量的實(shí)測(cè)分析值為0.416%（Vol%），遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)保證值≤0.60% （Vol%），分離并回收循環(huán)氣夾帶醇霧的99.99%，使入塔氣中甲醇含量大幅下降，在不增加能耗的基礎(chǔ)上增產(chǎn)5%～10%。由于甲醇的分離徹底，相當(dāng)于提高了甲醇合成效率，即反應(yīng)熱增多，合成塔催化劑熱點(diǎn)溫度下降，從而可延長催化劑的使用壽命（既提高催化劑的使用效率），降低生產(chǎn)成本；另外又對(duì)循環(huán)機(jī)起到保護(hù)作用。在原料氣能保證供給的工況下，與使用傳統(tǒng)的分離器相比，該技術(shù)真正體現(xiàn)了節(jié)能、增產(chǎn)、降耗的效果。當(dāng)焦?fàn)t氣能滿足供應(yīng)，設(shè)備達(dá)到滿負(fù)荷、連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)值，分離效果會(huì)更顯著。

四、環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益分析

1 節(jié)能效益。通過半年多的運(yùn)行，可以看出：運(yùn)用這種內(nèi)件后，分離器出口氣中甲醇含量的實(shí)測(cè)值為0.2%～0.6%，低于設(shè)計(jì)保證值≤0.6%，這樣使入塔氣中甲醇含量大幅下降。在原料氣能保證供給的工況下，和普通甲醇分離器相比，合成部分能力可提高5%～10%，真正體現(xiàn)了該內(nèi)件的節(jié)能、增產(chǎn)、降耗的效果。

2 經(jīng)濟(jì)效益。按年正常生產(chǎn)時(shí)間8000小時(shí)計(jì)，僅考慮馳放氣損失的甲醇量全部回收，成果實(shí)施后每年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益：13000×0.5%÷22.4×32×8000×2000=14 8.57萬元。

結(jié)語

高效集成膜分離器結(jié)構(gòu)上保留傳統(tǒng)醇分的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合新技術(shù)、新材料可給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在系統(tǒng)操作條件不變的情況下明顯增加液醇回收量，降低入塔醇含量，增加醇產(chǎn)量。這項(xiàng)少投入，高產(chǎn)出的新技術(shù)不但可廣泛應(yīng)用于醇分離器，還適用于油分離器、乙烯壓縮段中間分離器、油田氣凝析油回收等許多行業(yè)，相信隨著這項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，會(huì)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]王樂意.高效甲醇分離器開發(fā)成功[J].中國化工報(bào)，2007（12）.

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