汽提气回收甲醇工艺设计研究.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑第PAGE\*MERGEFORMAT5页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT5页汽提气回收甲醇工艺设计研究摘要:利用某工艺流程模拟软件模拟4600Nm3/h的汽提气回收甲醇的最佳工艺条件，考察了蒸汽用量、塔顶温度、二级冷凝器出口温度对回收甲醇浓度和甲醇回收率的影响，确认最佳工艺条件为蒸汽用量1400kg/h，塔顶冷凝器出口70℃，二级冷凝器出口温度45℃。结合工厂的实际情况，分析了汽提气回收甲醇的特点，考虑到提升回收甲醇的品质，我们开发了全新的高纯度甲醇回收工艺。关键词:甲醇;流程模拟;优化;高纯度;最佳条件硫酸盐浆厂由于在生产中使用大量的化学药剂(硫酸盐)，生产中也了大量的含硫废气［1］。例如碱回收工段的黑液蒸发车间，产生了臭味极浓的高浓臭气(主要成为含硫气体)和汽提气(主要成分为水蒸气、甲醇及少量TＲS物质)，简称SOG。现有的技术承包商将SOG气体中的甲醇提取出来单独作为燃料，甲醇质量分数可以达到80%以上，以替代碱回收炉或石灰窑的常规性化石燃料(柴油、重油、天然气)，更加有效的同时解决节能和减排问题。1SOG的性质浆纸厂的原料为木片、竹片或棉花等，这些原料在蒸煮的过程中，蒸煮液中的HS－和OH－与植物纤维原料中的木素大分子反应，木素结构上甲氧基部分降解形成了甲醇［2］。原料中的半纤维素、纤维素及果胶等也会降解形成甲醇，不同木种的产量亦有不同，最后这些甲醇后进入蒸煮形成的黑液，最终富集在蒸发工段的污水中，污水汽提后塔顶出来介质即为汽提气(SOG)。汽提气(SOG)主要成分为水蒸气、甲醇(≥35%)、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚等，还包含150多种不同的有机“杂质”，包括各种脂肪族醇和酮，萜烯以及硫和氮化合物。通常温度为90～110℃，压力为5～25kPa(g)，pH值在8～9，性质可燃、有毒、腐蚀性很强，有较大的臭鸡蛋味道。该股气流中甲醇含量较高，甲醇热值为4650kcal/kg，是极好的化学燃料［3－5］。2SOG提取甲醇的原理及工艺2．1分离的原理精馏就是利用液体混合物在一定压力下各组分挥发度不同的性质，在塔内经过多次部分汽化与多次部分冷凝，使各组分得以完全分离的过程。将气体混合物经多次部分冷凝，在气相中得到高纯度的易挥发组分;将液体混合物经多次部分汽化，在液相中得到高纯度的难挥发组分。精馏通常在精馏塔中进行，气液两相通过逆流接触，进行相际传热传质。液相中的易挥发组分进入气相，气相中的难挥发组分转入液相，于是在塔顶可得到几乎纯的易挥发组分，塔底可得到几乎纯的难挥发组分。料液从塔的中部加入，进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步增浓，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。从塔顶引出的蒸气经冷凝，一部分凝液作为回流液从塔顶返回精馏塔，其余馏出液即为塔顶产品。塔底引出的液体经再沸器部分气化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比称为回流比，其大小会影响精馏操作的分离效果和能耗。2．2工艺流程模拟简述SOG提取80%甲醇采用汽提工艺，95℃的SOG从汽提塔的中上部进入汽提塔，0．4MPa(g)蒸汽从汽提塔底部进入汽提塔(STＲIPPEＲ)，两种介质在塔板上逆流接触，逐级分离。塔底出来的污水COD≤800，塔顶冷凝器出来的介质为79℃的气液两相的混合物，该介质再经过二级冷凝器(EX－02)冷却至45℃，然后气液分离，气液分离罐(FLASH)顶部出来的不凝气为高浓臭气(CNCG)直接并入现有的高浓臭气系统，气液分离罐底部出来的液体为质量分数80%的甲醇溶液，采用某流程软件模拟的界面(以4600Nm3/h汽提气为例)见图1。2．3汽提蒸汽量对回收甲醇浓度的影响及甲醇回收率的影响针对一股汽提气，选取不同的蒸汽耗量，进行流程模拟，以探索最佳的蒸汽耗量，模拟结果如表1所示。从表1中可以看出随着蒸汽耗量的增加，产品甲醇浓度不断的下降，而甲醇的回收率却不断的升高。当蒸汽耗量为1100kg/h时，产品甲醇的质量分数达到了80%，甲醇回收率为99．41%。可见，蒸汽耗量1100kg/h是最佳操作条件。2．4汽提蒸汽温度对回收甲醇浓度的影响及甲醇回收率的影响针对一股汽提气，选取不同的饱和蒸汽温度，进行流程模拟，以探索最佳的饱和蒸汽温度，模拟结果如表2所示。从表2中可以看出随着蒸汽温度的变化，产品甲醇质量分数和甲醇的回收率均无明显变化。可见，汽提蒸汽的温度对系统影响不大，汽提蒸汽可以选择的空间比较大，可以结合工厂的