226-羽叶分离聚结三相分离器在甲硫醚装置气液液分离技术升级改造应用技术方案

       本技术贴主要针对甲醇下游衍生系列甲硫醚装置之精馏分离单元实施稳负荷提质升级改造所用羽叶分离聚结三相分离器应用技术方案进行讨论。

       在大宗化学品甲醇的下游衍生系列中，甲硫醇和甲硫醚扮演者重要的有机合成中间体、医药中间体和特殊香料角色。目前，甲硫醇和甲硫醚生产装置数量和规模都存在很大的提升空间，尤其是产品质量和产量往往成为装置瓶颈。

       本技术贴即以某公司开发的甲醇合成甲硫醇和甲硫醚工艺包在其工业化生产装置分离环节遭遇的产品质量和生产负荷瓶颈问题技术升级改造及采用羽叶分离聚结三相分离装置情况进行讨论介绍，让大家了解分离技术在项目装置创造技术经济环保综合效益重要性。

       该装置以反应单元装置释出的反应物蒸汽，与分离单元精馏分离塔乏气和储罐释放尾气形成混合混合气流进入分离单元，经多级换热器分级冷凝产生凝液作为分离单元进料。该装置在分离单元的具体流程摘录如下：

羽叶分离聚结三相分离器在二甲基硫醚装置的气液液分离技术升级改造中，主要用于提高精馏分离单元的处理能力和产品质量。通过优化设计，该技术方案能有效分离气体、液态甲醇和液态二甲基硫醚，从而稳定装置运行，提高生产效率。
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       业主反馈说，该工艺包醇水分离塔T2101分离效果不佳，其塔顶溢流出口液流中油相占比不到90%，从而进入精馏塔的进料品质太低，在原有精馏塔馏出的产品纯度不够，且精馏塔操作运行难度大产量低。于是，业主又把T2602调整为醇水分离塔运行，效果没有改善。

        工艺包在设计上从醇水分离塔腰部注入脱盐水，以脱盐水对油相中携带的甲醇进行洗脱，但醇水分离塔顶部溢流液醇含量没有明显改善，于是又往前端的水洗罐水洗罐加注脱盐水以试图增加水洗强度，同样没有收到明显效果。
         业主说，他们能想的办法都想了也办了，不见起色；现在，只好走老路，串联增加两套精馏塔。同时，也请NOVEL为其想办法。

        串联增加精馏塔，对于提升产品纯度肯定是有帮助的。但是，正如大家所知，精馏操作曲线顶端稠密区哪怕只提高1个百分点而对应需要的塔板数飙升，能否实现业主希望把产品纯度提升到3N则需要足够的塔高。请见附图所示的精馏操作曲线示意图：

        上述串联增加精馏塔提升产品品质的途径，能耗高；串行精馏，对提升产能贡献不大。我们NOVEL建议也应从冷态精准动力学分离途径先设法去提升精馏塔进料品质，该途径既能节能，还可以增加精馏装置产能。两条腿走路。

luoli519 发表于 2024-06-03 16:22
业主反馈说，该工艺包醇水分离塔T2101分离效果不佳， ...

针对业主提出的问题，可以考虑对分离塔T2101进行技术改造，增加羽叶分离聚结三相分离器的应用。通过优化塔内结构和操作条件，改善油相和水相的分离效果，从而提高塔顶溢流出口液流中油相的占比，确保进入精馏塔的进料品质。同时，也可以考虑对整个分离系统进行综合优化，以解决精馏塔的操作难度和低产量问题，提高整体装置的经济效益和运行稳定性。
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      从该项目工艺流程图可以看到，业主和原工艺包提供方也试图首先采用冷态净化方式去减少油相携带的重相携带质含量，比如，来自醇水分离塔顶部溢流液首先进入体型硕大的粗硫醇储罐V2201B进行重力沉降，油相从V2201B上部溢流进入串并联设置的同样硕大的粗硫醇储罐A再次沉降。附图是粗硫醇储罐V2201尺寸示意图：

       业主和工艺包提供方还分别在水洗罐V2105腰部、醇水分离塔T2101腰部和T2602腰部注入三股脱盐水对反应物凝液对醇进行洗脱。这些努力，都是业主和工艺包方人员凭经验、靠“大概+估计”甚至“拍脑袋”想当然而为，并没有针对工况混合物流各相物系特征参数群通过精准动力学分离技术计算和组态平台系统运行指导，其努力产生的效果可想而知，只能是“撞运气”，不仅无法达到预期分离效果，反倒浪费大量脱盐水并为后续醇水分离增加工作负荷。可以说，帮了倒忙。

        诺卫能源技术（北京）有限公司通过气液液精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台运行发现，业主和原工艺包方凭经验向醇水分离塔和水洗罐加注脱盐水，以T2101为例进行技术诊断分析如下：
1、塔器内的流体本体流向，与轻相上浮方向、重相下沉方向相同或相反，严重干扰轻重两相反向分离机制。
2、轻相上行速度V(F）=V(f)+V(Up）即本体流速+自浮速度，轻相停留时间t(Out)=L/V(F)短；重相下行速度Vs=V(Down）-V(F)。重相下行被本体流速控制，重相难以下行，重相下行时间t（Down）>> t（Out），塔器无法实现冷态轻重相分离。
3、塔上腰和塔底同时进料，轻重两相错流，且轻重物相在塔内鲍尔环和压延孔板波纹填料中错流运行，增加了轻重两相互混，加长了物相移动行程及分离时间，恶化冷态分离效果。
        详见下附图所示：

       NOVEL公司通过向业主收集整理装置实际工况运行参数群，并通过NOVEL专用精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的羽叶分离聚结三相分离装置参数如附图所示：

      通过NOVEL设计提供的羽叶分离装置以冷态精准动力学分离途径先设法提升精馏塔进料品质，再增加精馏塔提升产品品质的途径，真正实现“两条腿走路”，既节能又可以增加精馏装置产能。 请见下图所示：

      NOVEL公司依据业主现场实际运行参数群通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的气液液分离专用羽叶分离聚结三相分离撬，具有如下显著性能优势：
1、采用动力学聚结技术和物理聚结技术相结合，促进轻质油相中分散重相微小液滴液沫加速形成大尺寸聚结体，从而大幅提升轻质油相中的分散重相微小液滴液沫形成的大尺寸聚结体下沉速度，几倍甚至几十倍于传统纯重力沉降技术设备轻质油相中的分散重相微小液滴液沫下沉速度。

2、采用短程分离技术，显著缩短轻质油相中的分散重相微小液滴液沫及其聚结体迁移到达连续重相而成功完成两相分离所必须迁移行程及功耗，只占传统纯重力沉降技术设备轻质油相中的分散重相微小液滴液沫迁移到达连续重相而成功完成两相分离所迁移行程及功耗几十分之一甚至几百分之一。

3、气液液分离专用混合羽叶分离撬，对内流体流动型态进行高效整流，由湍流调整为平流，尽可能避免轻相上浮过程和重相下沉过程发生轻重两相流动相互干扰、相互混合等问题，确保液液两相分离效率稳定可靠。

4、气液液分离专用混合羽叶分离撬完成工艺技术要求的液液分离所需时间，大幅缩短到传统纯重力沉降液液分离实现所需时间的几百分之一甚至几千分之一，确保轻相从分离设备入口至出口的有限行程内完成对轻相中的分散重相提前完成其下沉到达连续重相有效完成分离。

5、气液液分离专用混合羽叶分离撬，针对气液液三相平衡气相进行高效分离，既可降低气液携带导致硫化氢溶解气释放带走过量目标液相，又可及时释放液相所含硫化氢溶解气，提升下游甲硫醇精馏塔T2201操作稳定性及目标产物指标。