第10期等：浅析甲醇精馏节能技术的研究进展朱雄军，
·43·
檾殧
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近年来，随着甲醇及其衍生物的生产和作为替
代型能源的推广应用，甲醇需求量不断增大，因此对提高甲醇产品质量和降低生产成本显得尤为重要。甲醇精馏直接关系到精甲醇的质量和生产能耗，从而影响生产成本。
昊华国泰化工有限公司即将投产的年产40万t 甲醇项目采用天大凯泰“3+1”精馏技术。本文对近年来国内甲醇精馏节能工艺的发展进行了总结和对比分析，期望能对公司的甲醇项目建设具有一定的参考作用。
1精馏的工艺原理及节能技术的研究进展
精馏是利用液体混合物中各组分间的挥发度不同，在精馏塔中将其同时多次地进行部分汽化和部分冷凝，使其分离成几乎为纯态组分的过程。塔底再沸器提供一定量的上升蒸汽流，塔顶冷凝器提供了塔顶产品并保证有适宜的液相回流，上升汽相与下降液相相互接触，发生传热与传质，保证了多次的部分汽化与部分冷凝，而且使精馏能连续稳定地进行。
精馏过程需要消耗大量的能量，而精馏过程的优化设计和控制是节能的基本途径，选择经济合理的回流比是精馏过程节能的首要因素；回收再利用精馏装置的余热，也是精馏过程节能的有效途径；优化操作，减小操作裕度，在最佳工况下工作可确保过
［1］
程能耗降到最低。2
甲醇精馏节能工艺
随着国内煤化工技术的发展与成熟，合成技术的优化改进，粗甲醇的质量不断提高，这为甲醇精馏工艺的改进和发展创造了条件
收稿日期：2013－06－23
［2］
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专论与综述
将各类精馏节能技术展开论述，新旧工艺综合能耗对比分析，寻求节能新技术摘要：通过分析工业生产甲醇精馏技术的发展状况，及应用是甲醇生产企业发展的必然趋势。关键词：甲醇；精馏；节能中图分类号：TE08；TQ223．121
文献标识码：A
文章编号：1008－021X （2013）010－0043－03
作者简介：朱雄军（1981—），大学本科，助理工程师，从事煤化工管理与生产工作。湖北孝感人，
檾殧
浅析甲醇精馏节能技术的研究进展
董华奎，郭艳蕾朱雄军，
（鄂尔多斯国泰化工有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000）
3+1塔精馏技术有双塔精馏工艺、三塔精馏工艺、
精馏工艺、热泵精馏及其他精馏节能技术的改进，生产中常用甲醇精馏工艺主要有双塔精馏工艺、三塔精馏工艺和3+1塔精馏工艺。2．12．1．1
双塔精馏与三塔精馏比较工艺流程
双塔精馏为我国较早甲醇装置中应用比较广泛的一种精馏流程。该工艺使粗甲醇先经预精馏塔，在预精馏塔除去部分轻组分后的含水甲醇由泵经换热器输送至主精馏塔，最终将甲醇与水、重组分及剩余轻组分在主精馏塔有效分离，得到精甲醇产［3］
操作方便、运行稳定，能品。双塔精馏工艺简单、
满足甲醇生产需要，其流程如图1所示。
三塔流程是我国自行开发的精馏工艺。该工艺
使经预塔后的粗甲醇进入加压塔，从加压塔塔顶出来的甲醇气不经塔顶冷凝器，而是直接入常压塔再沸器作为常压塔的热源。因此，加压塔和常压塔便形成双效精馏，将前一个塔塔顶气体作为后一个塔的热源，既省去了加压塔所需的冷却水，又省去了常压塔所需的蒸汽，同时加压更有利于提高产品质［4］量，三塔精馏工艺流程（见图2）。2．1．2
节能对比
精馏工序的能耗占甲醇生产总能耗的10%一30%，故节能降耗尤为重要。双塔精馏每吨精甲醇消耗蒸汽量在2．0t 以上。三塔精馏与双塔精馏相比好处在于三塔精馏采用了两个主精馏塔，利用加压塔的塔顶蒸汽冷凝热作为常压塔的加热源，既节约了蒸汽和冷却水。每精制1t 精甲醇约节约1t 蒸汽，所以三塔精馏的能耗较低，吨甲醇精馏节约蒸汽
。截至目前，甲醇
近50%，降低了吨甲醇的生产能耗，为企业节约成本，减少排放。其投资与操作费用比较见表1，可见投资、操作费用、能耗与生产规模有很大关系，随着
生产规模的增大，三塔精馏的经济效益就更加明显，
另外产品质量更优，因此目前大的甲醇装置，大家一致都选择采用三塔精馏
［5］
。
图1
双塔精馏工艺流程
图2
表1
项目
生产规模/（万t /a）
投资/万元操作费用/万元
能耗/t
[1**********]
三塔精馏工艺流程
双塔精馏与三塔精馏费用能耗对比
双塔精馏
5100100100
2．5100100100
101136460
三塔精馏
5122．366．760．4
2．51297161．2
消耗少量低压蒸汽（如0．3MPa ）。但热泵精馏对泵的要求很高，常用在所需压缩功低的小温差精馏，对于塔温差大的精馏多采用分割式热泵精馏。分割式热泵精馏流程中的主精馏塔分为上下两
只是多了一塔（如图3）：上塔类似于常规热泵精馏，
个进料口；而下塔类似于常规精馏的提馏段，其进料来自上塔的釜液，而上升蒸汽则进入上塔塔底。此工艺可通过控制分割点浓度（即下塔进料浓度）使上塔温差变得比较小，从而减小压缩比，降低投资和运行费用，并缩短追加投资的回收期。上塔安装热泵就会取得较好的效果，热泵供热系数较大；另外，下塔的回流也会大大减小，水蒸气消耗很少。
2．2热泵精馏
2．2．1甲醇热泵精馏原理及优点［6］
热泵精馏工艺是直接压缩精馏塔顶精甲醇气体，提高其压力和冷凝温度，从而作为精馏塔塔底再
充分利用了精甲醇气体沸器或中间再沸器的热源，
的冷凝潜热，同时也减小了塔公用工程消耗且只需
图3热泵精馏流程
2．2．2
热泵精馏与三塔精馏能耗对比
甲醇精馏技术里热泵技术应用并不目前来说，
普遍，其原因主要还是要看经济效益。如表2所示，与三塔精馏综合能耗相比，节约能耗约为52．05%。虽然热泵精馏多消耗0．3MPa 蒸汽7．33t ∕h ，但是却节省了69．45t ∕h 的1．0MPa 蒸汽，另外，热泵精馏比三塔精馏节省了2715t ∕h 的循环水。节省水蒸气和循环水的费用扣除运行电量费用，再与三塔精馏工艺相比，热泵精在节约能耗和费用上占
［7］
了显著优势，具有广泛的应用前景。
表2
三塔精馏与热泵精馏综合能耗对比
三塔精馏
28．157777869．[**************]32－－－－318800－－
热泵精馏35．4898031－－－－[***********]5286452．05
能源项目
0．3MPa 蒸汽∕（t /h）折算值∕（MJ /h）1．0MPa 蒸汽∕（t /h）折算值∕（MJ /h）循环冷却水∕（t /h）折算值∕（MJ /h）
电力kW 折算值∕（MJ /h）总能量折算值∕（MJ /h）
总结能率∕%
+1”精馏中回收塔在整个操作周期内可以选择进行间断性操作，根据生产需要决定开还是不开，塔顶产品合格则采出精甲醇至精甲醇罐，不合格则可以打回预塔回流槽继续精馏。4总结
，“3+1”综上分析塔精馏工艺操作灵活简便，
生产能力大，节能效果明显，能实现低能耗低排放的
“3+1”要求。我公司塔精馏工艺是由惠生设计，该
工艺在其他单位工艺的基础上进行技术改进，有可靠的理论依据和广泛的实践经验为技术指导，期望这些能使我们公司实现产出优质产品且做到节能减排的愿望。
参考文献
M ］．天津：天清，陈常贵．化工原理下册（修订版）［
2005：46－47．津大学出版社，
［2］柳永兵，冯仁庆．甲醇操作工（兖矿集团组织编写）
［M ］．徐州：中国矿业大学出版社，2009：31－33．［3］王永全．甲醇精馏技术简述［J ］．化肥设计，2004，42
（2）：22－24．
J ］．中氮肥，2001（1）：［4］廖卫昌．甲醇双效精馏节能技术［
22－24．［5］许波．粗甲醇的双塔精馏与二塔精馏［J ］．化下催化剂
2002（1）：22－24．及甲醇技术，
．［6］叶鑫，于干红，等．甲醇热泵精馏新工艺［J ］吕建伟，
2010（S2）：74－77．化工进展，
．节能与环保，［7］许维秀．热泵技术在精馏中的应用［J ］
2005（3）：36－38．
．现代化工，［8］蒋纪还．甲醇生产的四塔工艺流程探讨［J ］
1998（9）：21－22．［1］夏
3
［8］
“3+1”精馏技术甲醇
，“3+1”塔随着我国节能减排工作的深入进展
。“3+1”精馏工艺的应用越来越广泛精馏是采用
三塔精馏+回收塔的精馏工艺，与三塔精馏的原理基本相同，我公司主要是采用填料加塔板形式，在常压塔增加侧线采出杂醇油并到回收塔进行杂醇馏分。增加回收塔是为了减少废水中的甲醇含醇量，降低了水处理难度，并将常压精馏塔塔底釜液和侧线采出杂醇送入回收塔进一步回收甲醇，提高产率，而且采出的杂醇油产品质量也得到提高。而在“3
（本文文献格式：朱雄军，董华奎，郭艳蕾．浅析甲醇
J ］．山东化工，2013，42精馏节能技术的研究进展［
（10）：43－45．）
第10期等：浅析甲醇精馏节能技术的研究进展朱雄军，
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近年来，随着甲醇及其衍生物的生产和作为替
代型能源的推广应用，甲醇需求量不断增大，因此对提高甲醇产品质量和降低生产成本显得尤为重要。甲醇精馏直接关系到精甲醇的质量和生产能耗，从而影响生产成本。
昊华国泰化工有限公司即将投产的年产40万t 甲醇项目采用天大凯泰“3+1”精馏技术。本文对近年来国内甲醇精馏节能工艺的发展进行了总结和对比分析，期望能对公司的甲醇项目建设具有一定的参考作用。
1精馏的工艺原理及节能技术的研究进展
精馏是利用液体混合物中各组分间的挥发度不同，在精馏塔中将其同时多次地进行部分汽化和部分冷凝，使其分离成几乎为纯态组分的过程。塔底再沸器提供一定量的上升蒸汽流，塔顶冷凝器提供了塔顶产品并保证有适宜的液相回流，上升汽相与下降液相相互接触，发生传热与传质，保证了多次的部分汽化与部分冷凝，而且使精馏能连续稳定地进行。
精馏过程需要消耗大量的能量，而精馏过程的优化设计和控制是节能的基本途径，选择经济合理的回流比是精馏过程节能的首要因素；回收再利用精馏装置的余热，也是精馏过程节能的有效途径；优化操作，减小操作裕度，在最佳工况下工作可确保过
［1］
程能耗降到最低。2
甲醇精馏节能工艺
随着国内煤化工技术的发展与成熟，合成技术的优化改进，粗甲醇的质量不断提高，这为甲醇精馏工艺的改进和发展创造了条件
收稿日期：2013－06－23
［2］
檾檾檾檾檾檾殧
专论与综述
将各类精馏节能技术展开论述，新旧工艺综合能耗对比分析，寻求节能新技术摘要：通过分析工业生产甲醇精馏技术的发展状况，及应用是甲醇生产企业发展的必然趋势。关键词：甲醇；精馏；节能中图分类号：TE08；TQ223．121
文献标识码：A
文章编号：1008－021X （2013）010－0043－03
作者简介：朱雄军（1981—），大学本科，助理工程师，从事煤化工管理与生产工作。湖北孝感人，
檾殧
浅析甲醇精馏节能技术的研究进展
董华奎，郭艳蕾朱雄军，
（鄂尔多斯国泰化工有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000）
3+1塔精馏技术有双塔精馏工艺、三塔精馏工艺、
精馏工艺、热泵精馏及其他精馏节能技术的改进，生产中常用甲醇精馏工艺主要有双塔精馏工艺、三塔精馏工艺和3+1塔精馏工艺。2．12．1．1
双塔精馏与三塔精馏比较工艺流程
双塔精馏为我国较早甲醇装置中应用比较广泛的一种精馏流程。该工艺使粗甲醇先经预精馏塔，在预精馏塔除去部分轻组分后的含水甲醇由泵经换热器输送至主精馏塔，最终将甲醇与水、重组分及剩余轻组分在主精馏塔有效分离，得到精甲醇产［3］
操作方便、运行稳定，能品。双塔精馏工艺简单、
满足甲醇生产需要，其流程如图1所示。
三塔流程是我国自行开发的精馏工艺。该工艺
使经预塔后的粗甲醇进入加压塔，从加压塔塔顶出来的甲醇气不经塔顶冷凝器，而是直接入常压塔再沸器作为常压塔的热源。因此，加压塔和常压塔便形成双效精馏，将前一个塔塔顶气体作为后一个塔的热源，既省去了加压塔所需的冷却水，又省去了常压塔所需的蒸汽，同时加压更有利于提高产品质［4］量，三塔精馏工艺流程（见图2）。2．1．2
节能对比
精馏工序的能耗占甲醇生产总能耗的10%一30%，故节能降耗尤为重要。双塔精馏每吨精甲醇消耗蒸汽量在2．0t 以上。三塔精馏与双塔精馏相比好处在于三塔精馏采用了两个主精馏塔，利用加压塔的塔顶蒸汽冷凝热作为常压塔的加热源，既节约了蒸汽和冷却水。每精制1t 精甲醇约节约1t 蒸汽，所以三塔精馏的能耗较低，吨甲醇精馏节约蒸汽
。截至目前，甲醇
近50%，降低了吨甲醇的生产能耗，为企业节约成本，减少排放。其投资与操作费用比较见表1，可见投资、操作费用、能耗与生产规模有很大关系，随着
生产规模的增大，三塔精馏的经济效益就更加明显，
另外产品质量更优，因此目前大的甲醇装置，大家一致都选择采用三塔精馏
［5］
。
图1
双塔精馏工艺流程
图2
表1
项目
生产规模/（万t /a）
投资/万元操作费用/万元
能耗/t
[1**********]
三塔精馏工艺流程
双塔精馏与三塔精馏费用能耗对比
双塔精馏
5100100100
2．5100100100
101136460
三塔精馏
5122．366．760．4
2．51297161．2
消耗少量低压蒸汽（如0．3MPa ）。但热泵精馏对泵的要求很高，常用在所需压缩功低的小温差精馏，对于塔温差大的精馏多采用分割式热泵精馏。分割式热泵精馏流程中的主精馏塔分为上下两
只是多了一塔（如图3）：上塔类似于常规热泵精馏，
个进料口；而下塔类似于常规精馏的提馏段，其进料来自上塔的釜液，而上升蒸汽则进入上塔塔底。此工艺可通过控制分割点浓度（即下塔进料浓度）使上塔温差变得比较小，从而减小压缩比，降低投资和运行费用，并缩短追加投资的回收期。上塔安装热泵就会取得较好的效果，热泵供热系数较大；另外，下塔的回流也会大大减小，水蒸气消耗很少。
2．2热泵精馏
2．2．1甲醇热泵精馏原理及优点［6］
热泵精馏工艺是直接压缩精馏塔顶精甲醇气体，提高其压力和冷凝温度，从而作为精馏塔塔底再
充分利用了精甲醇气体沸器或中间再沸器的热源，
的冷凝潜热，同时也减小了塔公用工程消耗且只需
图3热泵精馏流程
2．2．2
热泵精馏与三塔精馏能耗对比
甲醇精馏技术里热泵技术应用并不目前来说，
普遍，其原因主要还是要看经济效益。如表2所示，与三塔精馏综合能耗相比，节约能耗约为52．05%。虽然热泵精馏多消耗0．3MPa 蒸汽7．33t ∕h ，但是却节省了69．45t ∕h 的1．0MPa 蒸汽，另外，热泵精馏比三塔精馏节省了2715t ∕h 的循环水。节省水蒸气和循环水的费用扣除运行电量费用，再与三塔精馏工艺相比，热泵精在节约能耗和费用上占
［7］
了显著优势，具有广泛的应用前景。
表2
三塔精馏与热泵精馏综合能耗对比
三塔精馏
28．157777869．[**************]32－－－－318800－－
热泵精馏35．4898031－－－－[***********]5286452．05
能源项目
0．3MPa 蒸汽∕（t /h）折算值∕（MJ /h）1．0MPa 蒸汽∕（t /h）折算值∕（MJ /h）循环冷却水∕（t /h）折算值∕（MJ /h）
电力kW 折算值∕（MJ /h）总能量折算值∕（MJ /h）
总结能率∕%
+1”精馏中回收塔在整个操作周期内可以选择进行间断性操作，根据生产需要决定开还是不开，塔顶产品合格则采出精甲醇至精甲醇罐，不合格则可以打回预塔回流槽继续精馏。4总结
，“3+1”综上分析塔精馏工艺操作灵活简便，
生产能力大，节能效果明显，能实现低能耗低排放的
“3+1”要求。我公司塔精馏工艺是由惠生设计，该
工艺在其他单位工艺的基础上进行技术改进，有可靠的理论依据和广泛的实践经验为技术指导，期望这些能使我们公司实现产出优质产品且做到节能减排的愿望。
参考文献
M ］．天津：天清，陈常贵．化工原理下册（修订版）［
2005：46－47．津大学出版社，
［2］柳永兵，冯仁庆．甲醇操作工（兖矿集团组织编写）
［M ］．徐州：中国矿业大学出版社，2009：31－33．［3］王永全．甲醇精馏技术简述［J ］．化肥设计，2004，42
（2）：22－24．
J ］．中氮肥，2001（1）：［4］廖卫昌．甲醇双效精馏节能技术［
22－24．［5］许波．粗甲醇的双塔精馏与二塔精馏［J ］．化下催化剂
2002（1）：22－24．及甲醇技术，
．［6］叶鑫，于干红，等．甲醇热泵精馏新工艺［J ］吕建伟，
2010（S2）：74－77．化工进展，
．节能与环保，［7］许维秀．热泵技术在精馏中的应用［J ］
2005（3）：36－38．
．现代化工，［8］蒋纪还．甲醇生产的四塔工艺流程探讨［J ］
1998（9）：21－22．［1］夏
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［8］
“3+1”精馏技术甲醇
，“3+1”塔随着我国节能减排工作的深入进展
。“3+1”精馏工艺的应用越来越广泛精馏是采用
三塔精馏+回收塔的精馏工艺，与三塔精馏的原理基本相同，我公司主要是采用填料加塔板形式，在常压塔增加侧线采出杂醇油并到回收塔进行杂醇馏分。增加回收塔是为了减少废水中的甲醇含醇量，降低了水处理难度，并将常压精馏塔塔底釜液和侧线采出杂醇送入回收塔进一步回收甲醇，提高产率，而且采出的杂醇油产品质量也得到提高。而在“3
（本文文献格式：朱雄军，董华奎，郭艳蕾．浅析甲醇
J ］．山东化工，2013，42精馏节能技术的研究进展［
（10）：43－45．）