关于填料塔在甲醇精馏中的应用思考

2023-01-07

填料塔属于塔设备的一种, 主要是用来填料用, 是指于塔内填充适当高度的填料, 以增加两种流体间的接触表面, 从而达到气全吸收、蒸馏、萃取等目的。而甲醇精馏是指对粗甲醇的一种精馏处理, 是指一种利用回流使粗甲醇混合物得到高纯度分离的蒸馏方法, 属于工业上应用最广的分离操作。而在甲醇精馏过程中, 填料塔的应用必不可少, 因此, 本文就对填料塔在甲醇精馏中的应用展开论述, 以供相关人员参考。

一、填料塔的概述

填料塔主要由填料、塔体和塔内件三大部分所组成, 其中, 塔体一般呈圆筒形, 主要是由塑料、金属、陶瓷等所组成的, 在塔体内壁常常会衬以防腐材料, 以起到防锈蚀、防腐蚀的作用。填料大致可分为规整填料与散装填料两大类, 其是传热和传质的主要场所。而塔内件属于填料塔的核心组成部分, 组成部分包括填料支承与压紧装置、液体再分布器、气体及液体分布器、气体除除沫器、气体进料及分布器等, 其是为了使气液在塔内有更好地接触, 以促进填料塔发挥最大效率及最大生产能力, 如图1所示[1]。

二、填料塔在甲醇精馏中的应用

1. 甲醇精馏系统

甲醇精馏系统主要是由预塔、加压塔、回收塔、常压塔以及相应的工艺管理、设施设备等所组成, 而甲醇精馏的步骤为:首先, 将合成工序过来的粗甲醇进行预热后, 由预塔中部引入, 通过预塔作用, 将粗甲醇当中的二甲醚、二氧化碳等易挥发组分充分地引出;其次, 由预塔底部将甲醇与水的混合物引出, 引入加压塔进料泵升压到0.8MPa, 从加压塔顶提取出约总量50%的精甲醇, 并从塔底将剩余粗甲醇引出进入到常压塔。再次, 经常压塔引出产品甲醇, 并于常压塔釜引出约含甲醇0.1%的含醇水, 含醇水去甲醇回收塔将甲醇回收后, 再将回收塔釜水直接排出。

2. 精馏填料塔类型

通过能使气液两相充分接触的塔, 来完成气液两相之间的传质过程, 从而达到精馏的目的。而根据塔内气液接触部件的结构型式, 可将其分为填料塔与板式塔两种, 其中, 最为重要的是填料塔, 该塔内部装有一定高度的填料层, 液体自塔顶填料表面下流, 气体逆流而上 (或是并流向下者) , 与液相接触进行热量、质量的传递, 使气液相组成沿塔高连续变化。而在甲醇精馏中所应用的填料塔, 也必须具备以下几点特征:⑴操作稳定, 适应性强, 操作弹性大;⑵填料塔构造简单、材料耗且量少;⑶塔生产能力大, 传质、传热效率高;⑷制造安装快捷、容易, 后期操作、维修也简单、方便;⑸塔运行过程中不易堵塞、耐腐蚀性强[2]。

3. 填料塔的精馏压力

填料塔的操作压力选择主要是由塔顶和塔底温度的选取而决定的, 而甲醇精馏操作主要是在常压、减压与加压下所进行的。根据实际的甲醇精馏情况, 结合经济合理性、技术可行性等方面进行综合考虑, 再后确定操作压力, 而粗甲醇不属于热敏性物料, 可通过常压蒸馏实现分离要求, 并可以利用江河水或循环水将馏出物冷凝下来, 因此, 进行甲醇精馏时, 我们选择的是常压精馏。

4. 进料方式

填料塔的进料可以是气液两相 (1>q>o) , 也可以是饱和液体 (q=1) , 过冷液体 (q>1) , 饱和蒸汽 (q=0) 以及过热蒸汽 (q<0) 。进料状态的不同, 其对塔的热负荷、塔径以及所需的培板数造成的影响也会有所不同。若是选择饱和液体进行进料, 由于提馏段与精馏段的气液流率比较相近, 操作也比较容易控制, 因此, 如能在进料前将料液预热至泡点, 便可大幅的提高精馏的效率。而在甲醇精馏过程中, 其进料状态主要由系统的前一道工序的物料状态所决定, 而大多数甲醇精馏所应用的原物料——粗甲醇, 属于过冷液体, 基于此种现象考虑, 在进料时应该先考虑对其加设原料预热器, 将粗甲醇料液预热至泡点, 再进行进料, 此方式无疑是最佳的进料方式。

5. 填料类型

在实际的甲醇精馏过程中, 可供选择的填料种类很多, 若根据装填方式, 主要可分为规整填料和散装填料两大种。其中, 规整填料是指按照一定的几何图形排列, 堆砌整齐的填料, 其下属种类包括有脉冲填料、波纹填料、格栅填料等;而散装填料主要是指一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体, 大多以随机的方式堆积在填料塔内, 其下属种类包括有鞍形填料、环形填料、球形填料与环鞍形填料等。在实际的填料过程中, 应该遵循流通性好、孔隙率流动阻力低、操作弹性大的优点合理选择填料类型[3]。

6. 加热方式选择

填料塔料液的加热方式主要有间接与直接加热两种, 若是要求热温的温度在180℃以下, 则可选择饱和水蒸汽作为加热剂, 此外, 为能有效避免加热蒸气冷凝产生的冷凝水与塔内物料混合, 可于塔底设置能够间接加热的再沸器, 并于管线上安装能够将冷凝水充分排出的疏水器。若精馏的物料属于水溶液, 则可优先考虑直接蒸汽加热方式。

结束语

填料塔在甲醇精馏中的应用已是非常广泛, 其在长期的应用中也的确起到了十分良好甲醇精馏效果, 但是, 相关的操作人员若对填料塔应用不合理, 也容易导致其效果的欠佳。因此, 我们在实际的应用过程中, 应该针对甲醇精馏的具体要求以及填料塔的特点, 合理地设计与选择填料塔类型、精馏压力、进料方式、填料类型、加热方式等等, 才能真正发为提高精甲醇的精馏效果打好基础。

摘要：甲醇作为一种重要的有机化工原料, 其在染料、农药、涂料等领域的应用十分广泛, 而精甲醇作为甲醇的精制品, 其主要是用来制造氯甲烷、甲醛、酼酸二甲脂、甲氨、醋酸等多种有机产品所用。由于精甲醇在人们生产生活中的不可或缺性, 采用科学、合理的甲醇精馏技术从粗甲醇中来提取精甲醇, 便也显得尤其为重要。

关键词：填料塔,甲醇精馏,应用