周鹏飞

（众一阿美科福斯特惠勒工程有限公司宁夏分公司，宁夏银川 750001）

甲醇精馏装置常压塔换热系统问题的模拟分析及探讨

周鹏飞

（众一阿美科福斯特惠勒工程有限公司宁夏分公司，宁夏银川 750001）

在化工生产中，化工装置的生产操作，一般会按照原装置设计的额定工况来操作；对于某些工况下，由于某些具体原因，比如仅需要适当提高生产负荷即可解决生产问题的情况，则企业可请相关科研设计单位进行研究、分析、模拟、核算，必要时进行扩能改造，技术改造可行后方可实施。

精馏；换热系统；模拟分析；PROII软件

1 项目背景

以神华集团某某公司的甲醇精馏装置为例，针对由于生产工况变化而对换热系统的影响，进行模拟分析及应采取的对策。比如甲醇制烯烃的甲醇精馏装置，装置规模167万t/a，由于生产需要需提高运行负荷，超出了原装置的设计能力，且换热系统负荷增大，可能会达不到额定的正常生产操作工况。

2 工艺流程简述

甲醇精馏装置部分的工艺流程∶从甲醇合成膨胀槽来的粗甲醇进入精馏系统。精馏系统由预精馏塔、加压塔、常压塔组成。预精馏塔塔底出来的富甲醇液经加压至0.8MPa、80℃，进入加压塔下部，加压塔塔顶气体经冷凝后，一部分作为回流，一部分作为产品甲醇送入贮存系统。

3 原始数据及分析

甲醇精馏装置提高运行负荷（最大120%负荷）后，预精馏塔、加压塔等系统能够满足生产要求；常压塔（T-53003）塔顶冷换设备所提供的冷量不足，导致产出的甲醇温度偏高、回流泵出现汽蚀问题。常压塔及相关冷换设备数据见表1∶

表1 常压塔及相关冷换设备数据

4 改造方案选择

分析思路∶利用化工流程模拟软件PROII，在分别计算了100%负荷和120%负荷情况下，根据塔顶气相的流量计算得出不同的冷凝负荷量；再利用换热器计算软件HTRI核算现有设备的换热能力，综合评估后诊断出问题所在，然后对症下药，确定具体的改造方案。

①生产操作负荷按照120%时，常压塔顶气相量为462 800kg/h；冷却到设计工况40℃，需要冷凝总负荷量∶Q总= 539.759MkJ。②原装置设计思路，冷却采用两级，空冷+水冷，Q总=Q空冷+Q水冷；应用PROII软件进行计算，空冷器的冷凝量为Q空冷需=505.978MkJ；过冷器的冷凝量为Q水冷需= 33.779MkJ。③利用换热器计算软件HTRI，分别对空冷器（AE-53002A/B）、过冷器（E-53008C）进行计算，得出∶空冷器冷凝量Q原空冷=420.969MkJ；过冷器冷凝量Q原过冷= 24.000MkJ。

由以上数据可看出，原空冷器和原过冷器均达不到负荷提高后的工况（120%）要求。

改造方案分析∶方案一∶对原空冷、原过冷器全部更换，设备投资较大，此方案不可行；方案二∶新增并联若干台（4台）空冷器，现场布置紧凑，无预留空地，此方案不可行；方案三∶给原空冷（AE-53002A/B）并联新增两台冷凝器（E-53010C/D）、给原过冷器（E-53008A/B）并联新增一台冷却器（E-53008C），在保证流量分配合理的情况下，此方案是理想可行的。

5 结论

改造方案∶在保持现有装置、设备不变的情况下，增加两台冷凝器（E-53010C/D），增加一台甲醇冷却器（E-53008C），（由于篇幅所限，数据表略）。

两台冷凝器（E-53010C/D）的换热负荷∶Q=Q空冷需-Q原空冷=120.845 5-100.542=85.009MkJ；每台尺寸Ø1 200×6 000，43.964MkJ，型式BXM。

一台冷却器（E-53008C）的换热负荷∶Q=Q水冷需-Q原过冷=8.067 9-5.732=9.777MkJ；每台尺寸Ø1 300×3 000，10.468MkJ，型式BFM。

通过以上的探讨分析可以看出，处理、分析生产装置中出现的问题时，要进行全面分析，必要时需要进行全装置工艺流程模拟计算，确定具体问题的瓶颈，对症下药才会达到理想的效果。对于煤化工工程中的很多类似问题，装置操作人员、科研设计等工程技术人员，不但平时要认真学习、研究，还要养成严谨、全面分析的习惯，才能在处理问题时做到正确、合理。

[1] 钱颂文，换热器设计手册[M].北京，化学工业出版社，2002.

Simulation and Analysis of the Heat Transfer System of Atmospheric Distillation Tower in Methanol Rectification Unit

Zhou Peng-fei

In the industrial production of chemical industry，chemical plant production operations，usually in accordance with the rated condition of original device design to operate；for some conditions，due to some specific reasons，such as only necessary to raise the production load to solve production problems，while factory enterprises can invite relevant scientific research and design units to carry out research，analysis and simulation，accounting for capacityexpansion when necessary，feasible technical transformation before implementation.

distillation；heat exchange system；simulation analysis；PROII software

TQ223.121

B

1003-6490（2017）02-0014-01

2017-02-11

周鹏飞（1981—），男，宁夏西吉人，工程师，主要研究方向为化工工艺。