導語：汽提氣回收甲醇工藝設計研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:利用某工藝流程模擬軟件模擬4600Nm3/h的汽提氣回收甲醇的最佳工藝條件，考察了蒸汽用量、塔頂溫度、二級冷凝器出口溫度對回收甲醇濃度和甲醇回收率的影響，確認最佳工藝條件為蒸汽用量1400kg/h，塔頂冷凝器出口70℃，二級冷凝器出口溫度45℃。結合工廠的實際情況，分析了汽提氣回收甲醇的特點，考慮到提升回收甲醇的品質，我們開發了全新的高純度甲醇回收工藝。

關鍵詞:甲醇;流程模擬;優化;高純度;最佳條件

硫酸鹽漿廠由于在生產中使用大量的化學藥劑(硫酸鹽)，生產中也了大量的含硫廢氣［1］。例如堿回收工段的黑液蒸發車間，產生了臭味極濃的高濃臭氣(主要成為含硫氣體)和汽提氣(主要成分為水蒸氣、甲醇及少量TRS物質)，簡稱SOG。現有的技術承包商將SOG氣體中的甲醇提取出來單獨作為燃料，甲醇質量分數可以達到80%以上，以替代堿回收爐或石灰窯的常規性化石燃料(柴油、重油、天然氣)，更加有效的同時解決節能和減排問題。

1SOG的性質

漿紙廠的原料為木片、竹片或棉花等，這些原料在蒸煮的過程中，蒸煮液中的HS－和OH－與植物纖維原料中的木素大分子反應，木素結構上甲氧基部分降解形成了甲醇［2］。原料中的半纖維素、纖維素及果膠等也會降解形成甲醇，不同木種的產量亦有不同，最后這些甲醇后進入蒸煮形成的黑液，最終富集在蒸發工段的污水中，污水汽提后塔頂出來介質即為汽提氣(SOG)。汽提氣(SOG)主要成分為水蒸氣、甲醇(≥35%)、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚等，還包含150多種不同的有機“雜質”，包括各種脂肪族醇和酮，萜烯以及硫和氮化合物。通常溫度為90～110℃，壓力為5～25kPa(g)，pH值在8～9，性質可燃、有毒、腐蝕性很強，有較大的臭雞蛋味道。該股氣流中甲醇含量較高，甲醇熱值為4650kcal/kg，是極好的化學燃料［3－5］。

2SOG提取甲醇的原理及工藝

2．1分離的原理

精餾就是利用液體混合物在一定壓力下各組分揮發度不同的性質，在塔內經過多次部分汽化與多次部分冷凝，使各組分得以完全分離的過程。將氣體混合物經多次部分冷凝，在氣相中得到高純度的易揮發組分;將液體混合物經多次部分汽化，在液相中得到高純度的難揮發組分。精餾通常在精餾塔中進行，氣液兩相通過逆流接觸，進行相際傳熱傳質。液相中的易揮發組分進入氣相，氣相中的難揮發組分轉入液相，于是在塔頂可得到幾乎純的易揮發組分，塔底可得到幾乎純的難揮發組分。料液從塔的中部加入，進料口以上的塔段，把上升蒸氣中易揮發組分進一步增濃，稱為精餾段;進料口以下的塔段，從下降液體中提取易揮發組分，稱為提餾段。從塔頂引出的蒸氣經冷凝，一部分凝液作為回流液從塔頂返回精餾塔，其余餾出液即為塔頂產品。塔底引出的液體經再沸器部分氣化，蒸氣沿塔上升，余下的液體作為塔底產品。塔頂回流入塔的液體量與塔頂產品量之比稱為回流比，其大小會影響精餾操作的分離效果和能耗。

2．2工藝流程模擬簡述

SOG提取80%甲醇采用汽提工藝，95℃的SOG從汽提塔的中上部進入汽提塔，0．4MPa(g)蒸汽從汽提塔底部進入汽提塔(STRIPPER)，兩種介質在塔板上逆流接觸，逐級分離。塔底出來的污水COD≤800，塔頂冷凝器出來的介質為79℃的氣液兩相的混合物，該介質再經過二級冷凝器(EX－02)冷卻至45℃，然后氣液分離，氣液分離罐(FLASH)頂部出來的不凝氣為高濃臭氣(CNCG)直接并入現有的高濃臭氣系統，氣液分離罐底部出來的液體為質量分數80%的甲醇溶液，采用某流程軟件模擬的界面(以4600Nm3/h汽提氣為例)見圖1。

2．3汽提蒸汽量對回收甲醇濃度的影響及甲醇回收率的影響

針對一股汽提氣，選取不同的蒸汽耗量，進行流程模擬，以探索最佳的蒸汽耗量，模擬結果如表1所示。從表1中可以看出隨著蒸汽耗量的增加，產品甲醇濃度不斷的下降，而甲醇的回收率卻不斷的升高。當蒸汽耗量為1100kg/h時，產品甲醇的質量分數達到了80%，甲醇回收率為99．41%。可見，蒸汽耗量1100kg/h是最佳操作條件。

2．4汽提蒸汽溫度對回收甲醇濃度的影響及甲醇回收率的影響

針對一股汽提氣，選取不同的飽和蒸汽溫度，進行流程模擬，以探索最佳的飽和蒸汽溫度，模擬結果如表2所示。從表2中可以看出隨著蒸汽溫度的變化，產品甲醇質量分數和甲醇的回收率均無明顯變化?？梢?，汽提蒸汽的溫度對系統影響不大，汽提蒸汽可以選擇的空間比較大，可以結合工廠的實際情況進行選擇。

2．5塔頂冷凝器出口溫度對回收甲醇濃度的影響及甲醇回收率的影響

針對一股汽提氣，選取不同的塔頂冷凝器出口溫度，進行流程模擬，以探索最佳的塔頂冷凝器出口溫度，模擬結果如表3所示。從表3中可以看出隨著塔頂冷凝器出口溫度的升高，產品甲醇質量分數不斷地下降，而甲醇的回收率不斷的升高。當塔頂冷凝器出口溫度為70℃時，產品甲醇的質量分數達到了82%，甲醇回收率為99．58%。可見，塔頂冷凝器出口溫度70℃是最佳操作條件。

2．6二級冷凝器出口溫度對回收甲醇濃度的影響

針對一股汽提氣，選取不同的二級冷凝器出口溫度，進行流程模擬，以探索最佳的二級冷凝器出口溫度，模擬結果如表4所示。從表4中可以看出隨著二級冷凝器出口溫度的升高，產品甲醇濃度不斷地下降。當塔頂冷凝器出口溫度為45℃時，產品甲醇的質量分數達到了80．60%?？梢姡斃淠鞒隹跍囟?5℃是最佳操作條件。

3高純度甲醇回收工藝

目前，甲醇工藝回收的純度有限，只能當做燃料，如何提升甲醇的品質，更加高品質的利用甲醇是現在需要解決的問題。通過對國內漿廠的調研發現，當甲醇濃度大于99%，就可以當做漿廠二氧化氯車間的原料。通過對蒸發工段的重污冷凝水中回收的甲醇的研究，我們發現了回收的甲醇具有以下幾個特點。

3．1pH值對系統的影響

汽提汽成分復雜，汽提汽的冷凝液中包括可電離的硫化合物，硫化氫和甲硫醇(MM)。若通過蒸餾除去這些化合物，必須考慮到液相的pH值。例如，在高于約6的pH值下，硫化氫開始離解，而在高于約9的pH值下，這是與甲硫醇發生的(見圖2)。冷凝的SOG的pH值通常為約8至9的弱堿性。為確保除去可電離的硫化合物，需要加入硫酸調整系統的pH值?？紤]到冷凝液中存在氨，不能將酸簡單地添加到塔的液體進料中，因為它會與氨反應生成硫酸銨。硫酸銨極易溶于水(在25℃的溶解度0．7kg/kg水，在100℃的溶解度1kg/kg水)，但完全不溶于甲醇。為了確保不會形成硫酸銨，在工藝流程設計的時候必須在合適的位置加入硫酸，且用量合適。

3．2萜烯的分離

天然存在于木材中的萜烯是在制漿過程中提取的，由于其極高的相對揮發性，它們會積聚在冷凝水中。那些未在松節油回收系統中傾析出的物料將進入汽提系統，然后進入汽提汽。萜烯化合物的混合物也被稱為松節油或粗硫酸鹽松節油，或者由于其獨特的紅色稱為“紅油”。萜烯幾乎完全不溶于甲醇溶液，需要使用紅色的層析器，分層出來的紅油被泵送到松節油回收系統中。

3．3影響甲醇的精餾分離的其他因素

(1)甲醇和與某些有機污染物的共沸物;(2)萜類的不溶混性;(3)硫化氫和甲硫醇的離解;(4)氨反應生成硫酸銨(結垢)。根據這些特征，我們開發了高純度甲醇(99．8%)回收系統，并對工藝參數進行了優化。如圖3所示，該工藝流程由兩個塔構成，第一個塔為初分塔，拔出比甲醇揮發性更強的雜質(如H2、氨氣等)而甲醇、水和其他揮發性較小的化合物則保留在塔底。第二個“精分”階段，從塔頂附近回收純化的甲醇，同時從塔底除去水和其他揮發性較小的化合物。

4結論

采用流程模擬的方法對以4600Nm3/h汽提氣回收甲醇進行了研究，汽提氣回收甲醇最佳的工藝條件為:蒸汽用量1400kg/h，塔頂冷凝器出口70℃，二級冷凝器出口溫度45℃，汽提蒸汽的溫度壓力對甲醇回收的影響不大，可以根據工廠實際情況進行選擇。本次模擬的結果應該用于汽提氣回收甲醇項目的工程設計。對模擬和實際運行的數據進行了對比驗證，模擬與實際運行的數據有一定偏差，但是各項數據非常接近，這樣印證了模擬結果的合理性?？紤]到提升回收甲醇的品質，我們開發了全新的高純度甲醇回收工藝，正在設計之中。

作者：高川 鄭皓元 郭靖 趙靜 單位：武漢凱比思電力設備有限公司