二甲醚装置塔盘压差大的原因分析及处理措施
二甲醚(CH3OCH3)简称DME,常温、常压下是一种无色气体,具有惰性,不易自动氧化,无腐蚀、无致癌性,相对分子量为46,熔点为-141.5℃,沸点为-24.9℃,在空气中的爆炸极限为3.4%-18%,属于易燃、易爆品,燃烧热值为31.37k J/kg。
作为化工的基础原料来说,二甲醚应用广泛,比如:制药、化工生产等等。二甲醚的理化性质活泼,容易发生各种相变,且体现出很大的极性,容易和其他的有机溶剂混合,应用也很广泛,比如:气雾喷射、化学高分子合成、工农业的生产和资源开发等。对于未来,可以在石油天然气行业有广阔的开发空间。二甲醚也被化学界称之为21世纪的新能源之一。
本文结合某单位甲醇气相脱水制二甲醚装置出现的塔盘压差大问题,进行探讨,寻找解决问题的方法。
1 二甲醚工艺
在二甲醚的生产工艺中,由于甲醇气相脱水制二甲醚所采用的催化剂是活性氧化铝、β-X分子筛、ZSM-5沸石等,催化剂具有稳定的性能、较长的使用寿命、二甲醚的收率高、副反应少等特点,工艺简单且成熟,对设备材质无特殊要求,基本无三废及腐蚀问题,投资省、成本低、经济效益好,是目前世界上生产二甲醚的主要方法。
该工艺是将液态的甲醇加热、汽化后通过固定床催化反应器,甲醇在催化剂上脱水制得二甲醚,其反应式为:
2CH3OH=CH3OCH3+H2O
2 二甲醚工艺流程
测量甲醇的原料,一分为二,一个到甲醇由甲醇进料泵预热器,送到热交换后蒸发箱之后;气相蒸发顶出直接进入气热交换器,蒸发甲醇泵入罐液体汽化塔沸腾的底部。用于蒸汽冷凝蒸发箱底部再沸器Ⅰ加热介质,用于汽化塔釜式再沸废水蒸发箱Ⅱ加热介质。接连甲醇洗涤进料泵计量进入洗涤塔作为吸收液体和吸收塔第二冷凝器中的二甲醚没有不凝气体。通过泵洗涤塔釜液将被发送到的甲醇预热器供甲醇的原料。在不凝气体的减压后的顶部,到燃烧的火炬体系。甲醇蒸发换热器分为两股进入反应堆,第一单元的甲醇反应温度过热气体进入反应器顶部;第二个甲醇流稍微过热气体作为冷休克后气体计量到反应堆从中间。从反应堆的热交换器粗甲醚,蒸发塔再沸器Ⅱ,Ⅱ分馏塔塔再沸器,甲醇预热后进入冷却器原油醚醚分离粗气液分离罐。液体原油醚,注入压力和计量精馏塔。二甲醚水蒸气、氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、甲醇蒸汽等等,直接蒸馏塔汽相材料。孤立的蒸馏二甲醚产品上部的列,在冷凝器之后蒸馏塔浓缩自然流入醚回流罐,然后回到加压精馏塔的一部分返回泵后,作为产品的一部分发送二甲醚。后蒸馏柱底部液体(主要是水和甲醇)到蒸馏塔釜液罐,注入压力恢复后甲醇甲醇蒸发列。过程由蒸发底部排出的废水通过蒸发罐加热重沸器,甲醇,然后被水冷却器,送污水处理系统,在合规流出。
开工加热器、汽化塔再沸器Ⅰ、精馏塔再沸器Ⅰ用蒸汽加热,精馏塔冷凝器、精馏塔二级冷凝器、粗甲醚冷却器、废水冷却器用冷却水冷却(见图1)。
3 二甲醚装置塔盘压差大的原因分析及解决办法
二甲醚汽化塔塔盘压差增大时,塔顶出口甲醇蒸汽量不稳定,极易引起二甲醚反应器工况波动,导致反应器出来的粗甲醚重组分增多,进而引起精馏塔压差增大,使精馏塔出现波动。不仅影响二甲醚产量,随着精馏工况的恶化,二甲醚纯度也受到影响,影响到二甲醚的产品质量。因此分析二甲醚塔盘压差增大的原因,并采取措施预防及解决这一现象,对于二甲醚生产显得十分必要。通过对生产装置的跟踪研究和总结,发现导致塔盘压差增大原因有如下几点:
(1)塔盘积累杂物
随着装置的长时间连续运行,原料携带的铁锈、污泥、杂醇等在塔盘上累积,造成塔盘传热传质效率下降,塔盘积液较多,甚至浮阀闭塞,导致压差升高。遇到此种情况,应适时把生产停下来,停止进料,使用蒸汽煮塔,反复冲洗塔盘,把塔盘上的异物全部冲下来,直到出水干净。这样再开车时,压差迅速恢复正常。
(2)操作时进料量太大
塔盘设计时按照产能计算的,当一味地追求高产时,将塔内进料量加大,塔盘上积液将会变厚,导致塔内上升气体阻力增大,甚至出现液泛。此时应该适当减少进料,让塔内工况回到设计工况,压差将慢慢回到正常。
(3)塔釜热源不足
当塔釜热源不足时,塔盘上传质传热平衡被打破,上升气量减少,冷凝下来的液体增多,塔盘积液变厚,反映出来压差升高。这时应该减少进料或者加大塔釜热源,重新建立塔盘上传质传热平衡,维持合理的液层厚度和上升气量,塔内压差将逐渐恢复正常。
(4)进料组成发生变化
当反应器的催化剂到使用后期,副反应增多,生产的重组分量加大,而二甲醚装置中有一部分未反应甲醇是循环的,这样就导致重组分在系统中累积,表现出来就是精馏操作变得困难,消耗增大,塔内压差升高。这时应根据生产情况加大杂醇采出量,或者更换催化剂,使生产恢复正常工况。
4 结语
通过以上对二甲醚装置塔盘压差增大原因的分析,以及采取相应的解决措施,在二甲醚生产装置应用效果非常明显,解决了生产中的实际问题,对于同类装置有很大的借鉴意义。
摘要：本文就甲醇气相脱水制二甲醚装置生产过程中,塔盘压差增大的问题进行分析探讨,总结出部分解决方案,并在某二甲醚装置中进行试验,取得良好效果。
关键词：二甲醚,塔盘,压差大
参考文献
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