打开文本图片集

摘 要：项目是甲醇收回方案及设施的变更，从变更甲醇回收方法的重要性出发，结合某企业六车间情况，首先分析了工艺变更的内容，包括引入甲醇蒸馏技术和超重力装置等，然后讨论了全新回收方案需要用到的安全设施，针对工艺系统、设备与管道、电气和自控仪表制定了详细的设计方案，最后取得了预期成果，希望为有关从业人员提供帮助。

关键词：甲醇回收；设施设计；变更分析

引言

目前，我国已经成为最大的甲醇生产和消费国家，甲醇年产能在全球占比达到65%左右。然而，我国甲醇生产原料的来源主要是煤炭，煤制甲醇产量在国内的占比约为80%。在传统煤化工生产环节中，二氧化碳的排放量较大，其中，每生产1t甲醇排放的二氧化碳约为3t，随之带来的环境污染问题也得到了行业相关人员广泛关注。现阶段，“碳达峰、碳中和”已经成为时代发展的最新主题，国家和环保行业对煤制甲醇发展的限制力度明显增加，在此背景下，如何更好地设计甲醇回收方案，对甲醇回收基本设施进行更新变得尤为重要。本文研究的甲醇回收变更方案整体效果明显，在具体实施过程中，可不改变原有建筑，只是新增超重力装置，方案实施应用后，甲醇回收的安全性得以保证，并且具有较强的经济价值。此外，设施设计可以通过中控室远程操作控制，减少现场操作人员数量，实现对甲醇回收风险的高效把控。

1 项目概况

某企业车间现有瑞巴派特装置可通过①保温反应②升温回流③浓缩④固液分离等操作，获得离心母液和粗产品，其中，离心母液的甲醇含量约为70%。现阶段，上述蒸馏方法的分离效果已经无法满足要求，分离所得甲醇的含量、性能指标均不理想，且分离产生的离心母液通常被视为危废，需委托第三方机构加以处置。出于控制处置危废的成本、减少溶剂消耗、提高回收甲醇的可靠性与安全性、提高回收率的考虑，该企业管理层决定对甲醇蒸馏方法进行变更，创造性地引入超重力装置，使甲醇回收率达到预期水平[1]。

2 六车间工艺变更

2.1 甲醇蒸馏技术

甲醇蒸馏技术是一种常用的分离、纯化甲醇的方法，其原理是基于甲醇和水的不同沸点，通过加热、冷却的过程，将甲醇和水分离，从而得到纯净的甲醇。甲醇蒸馏技术的主要步骤包括加热、蒸发、冷凝和收集，在蒸馏过程中，先将混合物加热至甲醇的沸点，使甲醇蒸发，再将蒸发的甲醇冷凝，得到液态的甲醇，同时将未蒸发的水留在蒸馏器中，实现甲醇和水的分离[2]。现阶段，该技术在工业生产中广泛应用于甲醇的提纯和制备，科学使用该技术，可以有效地分离甲醇和水，提高甲醇的纯度及质量，满足不同应用领域的需求。

2.2 超重力回收装置工艺流程

与浓缩釜相连的离心机负责分离废液，废液将统一转移到甲醇回收釜内，随后，启动夹套蒸汽，对釜内甲醇做汽化处理，甲醇经新引入超重力精馏器处理后，到达一级冷凝器内，由冷凝器对甲醇蒸气进行冷凝，冷凝液进入回流罐，不凝气则经由换热器顶所开设气相出口到达二级冷凝器，接受冷冻盐水的降温处理[3]。处理后，冷凝液经过企业分离器到达回流罐。回流罐内部的液体主要由流量计调节阀负责控制，液体会按照一定比例向超重力精馏器自带动盘内部回流，受离心力作用，和处于上升状态的蒸汽交换，交换后，液体将再次被运往回收釜。而回收罐另外一条通路的作用是经由调节阀对采出量加以控制，保证采出量、回收釜内部液体的质量之比始终是1：2。以罐内组分实际纯度为依据，采出不符合要求的甲醇，同时将符合要求的甲醇运送到成品槽。

2.3 变更前后工艺参数对比

车间工艺装置的进料组成见表1：

项目变更前后，各项工艺指标的对比见表2：

3 安全设施的设计采用

3.1 工艺系统

本项目先后采取了防腐蚀、防泄漏等措施，通过自动化、密闭化且管道化的操作，将物料泄漏的概率降至最低。现场使用的管件、阀门和管线材料，均有符合要求的耐腐蚀性、寿命以及强度。报警、检测仪表由DCS系统负责控制，该系统既能够实时设置仪表性能参数，又可以详细显示仪表运行状态，达到统一控制的目标。对于可能存在有毒或是可燃气体的区域，同样要设置GDS系统。有超压可能的设备，均要加装爆破片或是安全阀，排放管管口处增设阻火器，并在输送泵的出口附近安装压力表、止回阀，以免由于物料回流，导致管路被堵塞，进而引起泄漏或是其他安全事故。为避免误操作、停水以及停电造成设备超压，现场的压力系统、压力容器均需要按照规定安装安全阀。考虑到在紧急情况、误操作情况下，管道或是设备有较大概率出现超压问题，要想保证管道、设备内部系统压力符合要求，最有效的措施便是加装爆破片、安全阀，泄压后端连接有管道，物料可经由该管道被运往排放罐内部。

3.2 设备及管道设计

本项目需要使用特种设备，加大安全管理力度十分重要。为保证设备安全，客户方委托已获得相关资质的第三方机构全权负责安全附件的设计、生产与安装，酌情采取安全措施，使设备安全得到有力保证。

3.2.1 紧固件、垫片

工艺管道为WN，材质是S30408。消防水、空气和一次水管道的垫片均为PTFE平垫片，冷凝水管和蒸汽管道垫片为缠绕式垫片，输送工艺物料的管道共使用两种垫片，分别是缠绕式垫片、非金属材质的平垫片。循环冷却水管道紧固件为Ⅰ型螺母+六角螺栓，氮气管道紧固件与冷却水管道相同，蒸汽管道紧固件为Ⅱ型螺母+全螺纹螺柱。

3.2.2 管道、设备防护

管道架空敷设于非燃烧体支架正上方。蒸汽管道通过方形补偿器或是自然补偿进行补偿，保温材料选用优质岩棉。采购、制造设备时，严把采购管和质量关，与获得生产特种设备资质的企业合作，根据实际情况，制定管理及维护方案。设备正式投入使用后，定期检修并校验设备的附属仪表、安全附件、调控及保护装置，形成文字资料。无论是管道、管道基础、管道支吊架，还是设备、设备基础，均要选用不会燃烧的材料，另外，在选择管道、设备保温层材料时，同样要分析材料易燃性[4]。安装阀门时，要保证安装位置不会干扰检修、操作以及拆装阀门的工作，手轮与操作平台、地面之间的高度差以1.2m为最佳。根据机组、设备需要，对阀门数量加以确定，保证隔断的有效性、可靠性。

3.3 电气设计

电气设计环节，有关人员根据现场情况，对不同电气设备的负荷等级进行了确定，其中，一级负荷包括报警系统、仪表控制系统，二级负荷包括尾气处理系统、循环水塔等，剩余电气设备均归入三级负荷阵营[5]。本项目配电沿用配电间内部既有预留回路，无需对配电室进行调整。照明同样沿用既有照明，省略增设局部照明的步骤，使项目更具有经济性。爆炸区域所安装电气设备均为防爆设备，且防爆等级达到ExdⅡBT4。控制电缆、信号电缆和低压电缆均需要沿已经建成的电缆桥架敷设，敷设方式为明敷。电缆桥架则要沿建筑梁柱或工艺管桥敷设。由于本项目不存在新增建筑，因此，无需变更既有防雷设施。对新引入设备做静电接地处理时，有关人员充分利用了既有系统，通过镀锌扁钢，将新引入设备与车间内部既有接地网相连，管道跨接用6mm²的铜绞线相连，新引入的金属构件和钢架均和既有等电位相连，保证接地装置实测冲击接地电阻在4Ω以内。如果测量发现电阻超过4Ω，则要增设由镀锌角钢制成的接地极，搭配使用由镀锌扁钢制成的接地支干线。

3.4 自控仪表及火灾报警设计

由于现场建有DCS系统，因此，有关人员决定直接变更，以既有系统自带备用卡件为抓手，结合实际情况科学设置桥架，明敷控制线缆。为供气系统加装管路时，要将排污点设置在管路最低处，同时将球阀排污阀设置在干管末端以及最低处。车间对供气系统的要求十分严格，干管配管、总管均需要选择不锈钢材质的钢管，以确保管路性能、寿命符合预期。接地线优选分绿、黄两色的接地线，其防静电接地、工作接地均独立存在，与控制室内部所配备端子箱相接。安装在车间内部的仪表， 其防护等级应达到IP65或以上，安装在安全区域的柜、盘，其防护等级应达到IP44。电缆桥架、仪表等设备均要与附近的保护系统相接。新引入仪表气由供应站提供，气压在500～700kPa间。供气管路通过架空的方式敷设。敷设管路的过程中，要绕开震动强烈、高温以及腐蚀区域，如果无法绕开存在不安全因素的区域，应及时采取恰当措施，为现场设备、人员安全提供保护。现场共安装以下几类自动化仪表：水表；磁翻板液位计；耐震压力表；隔膜压力表；双金属温度计。远传自动化仪表包括转子流量计、可远传的磁翻板液位计、压力变送器、温度变送器。调节阀优选启动薄膜阀，切断阀为气动开关阀，配有电磁阀、限位开关。

4 业绩成果

项目变更后，车间经济性、安全性以及风险可控性均得到改善，具体表现为：一是车间内部回收甲醇的装置更加安全，操作人员即使身处中控室，也能够远程控制回收过程，保证风险可控。二是生产所产生大量离心母液均被运往超重力装置并接受蒸馏处理，经过处理的甲醇，其性能指标与生产投料质量有关要求相符，可以再次投入使用。处理产生的蒸馏残液，通常由有处理危废资质的第三方机构负责处置。通过估算能够发现，车间在回收甲醇、委外处置危废等环节所创造的经济效益能够达到15万/月，与客户方心理预期相符。

5 结语

本文基于甲醇回收方法的变更问题，就回收工艺变更、安全设施的采用展开分析，最终经过甲醇蒸馏技术、超重力装置的应用，证明了变更后回收方案的有效性，解决了传统回收方法的不足，基于此证明了回收装置对甲醇回收效率、安全性的重要性，并提出了针对性的建议。综上所述，本文以实际项目为例，提出了一种全新的甲醇回收方法，对其他企业有借鉴和指导价值。

参考文献：

[1] 李小刚， 管秀明， 于泳. 1，4-丁二醇生产技术经济分析及废甲醇回收工艺研究[J]. 化工设计通讯， 2023， 49（07）： 4-6.

[2] 刘文辉， 赵月刚， 汪泽强. 大型煤化工企业甲醇罐区VOCs回收技术应用探讨[J]. 山东化工， 2023， 52（11）： 241-244.

[3] 朱利丹， 赵立强. MTBE生产工艺中甲醇回收酸性腐蚀酸碱中和应用浅析[J]. 流程工业， 2022（10）： 26-28.

[4] 袁社路， 法耀锋， 张言村， 等. 甲醇装置变换系统含氨废水回收利用研究与技改总结[J]. 中氮肥， 2022（05）： 44-47.

[5] 郑明奎， 费建国， 宋艳红. 杀虫单二次结晶母液浓缩冷凝液甲醇回收技术改造[J]. 中国盐业， 2022（12）： 50-51.

作者简介：丁杨，男，汉族，1987.07-，安徽池州人，本科，工程师，研究方向：安全管理