【正文】 ........................... 39 結(jié) 論 ............................................................................................................................................................................ 41 致 謝 ...................................................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................................................... 42 附 錄 ...................................................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 I 年產(chǎn) 15 萬噸甲醇三塔精餾工藝設(shè)計(jì) 摘要： 甲醇作為重要的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，其用途廣泛，主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料，農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。正因?yàn)槠湓诠I(yè)生產(chǎn)中的重要地位，往往對其純度有較高 要求，但合成反應(yīng)條件如溫度、壓力、催化劑等的作用使合成反應(yīng)偏離主反應(yīng)方向生成各種副產(chǎn)物，成為甲醇中的雜質(zhì)，所以為了獲得高純度的甲醇，需進(jìn)行精餾除質(zhì)。 本設(shè)計(jì)通過對單、雙、三塔三種工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行比較 ，最終選用 先進(jìn) 、 高效和能耗較低的 三塔工藝并使用 F1重型浮閥塔為精餾系統(tǒng)的主設(shè)備。 通過物料衡算，得出為了滿足生產(chǎn)每年需 萬噸含 92%的粗甲醇；通過對常壓塔的工藝尺寸計(jì)算，得出塔高為 米，塔徑為 米，精餾段塔板數(shù)為 20 塊，提餾段塔板數(shù)為 30 板，等主要參數(shù)并對部分設(shè)備進(jìn)行校核。通過核算就本設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的 可行性進(jìn)行分析，最終表明本設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中是可行 的。 關(guān)鍵詞 ： 甲醇 三塔精餾 常壓塔 工業(yè)設(shè)計(jì) II The Process Design of Threetowerdistillation on 150kt/a Methanol Abstract： Methanol as an important anic chemical raw materials and fuel quality, wide range of uses, mainly used in the field of fine chemicals, plastics, and agriculture. Because of its important role in the industrial production, the higher the purity is often required, but the effect of reaction conditions such as temperature, pressure, catalyst of the synthesis reaction deviates from the main direction of the reaction byproducts generated various bee methanol impurities, so in order to obtain a high purity methanol, except for the quality required for distillation. Through this design, single, double, three towers designed to pare three processes, the final selection of advanced, efficient, and low power consumption technology and use F1 Three Pagodas heavy float valve tower distillation system for the master device. By material balance, e to meet production needs 166,400 tons of crude methanol containing 92% annually。 through the atmospheric tower geometries calculated the tower is meters high, the tower diameter of meters, rectifying section of the column plate number 20, number plate stripping section 30 boards, and other parts of the device and the main parameters to be checked. By accounting for analysis on the feasibility of the design in production, and ultimately show that the design is feasible in production. Key words： Methanol。 Threetowerdistillation。 Atmospheric tower。 Process design。 III 主要符號說明 Aa— 塔板開孔區(qū)面積， m2； Af— 降液管截面積， m2； AT— 塔截面積， m2； Co— 流量系數(shù)，無因次； D— 塔徑， m； eV— 液沫夾帶量， kg(液 )/kg(氣 ) ； E— 液流收縮系數(shù)，無因次； ET— 總板效率，無因次； F— 閥孔氣相動(dòng)能因子， kg1/2/() g— 重力加速度， m/s2； hc— 與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m 液柱； h1— 與板上液層阻力相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m 液柱； ho— 降液管的底隙高度， m； h? — 與克服表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m 液柱； hd— 與液體過降壓管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m； hL — 板上清液層高度， m； hOW— 堰上液層高度， m； hW— 出口堰高度， m； HT — 板塔間距， m。 H— 塔高度， m。 K— 穩(wěn)定系數(shù)，無因次； Lw — 堰長， m； Lh— 液體體積流量 ， m3/h； LS— 液體體積流量 ， m3/s； n— 閥孔數(shù)目； NT— 理論塔板層數(shù)； P— 操作壓力， Pa。 △ P — 壓力降， Pa。 △ Pp— 氣體通過每層塔板的壓降， Pa； r— 鼓泡區(qū)半徑， m； t— 浮閥孔的中心距， m； 0u — 氣體通過浮閥孔的速度， m/s。 min0，u — 漏液點(diǎn)氣速， m/s。 Vh — 氣體體積流量， m3/h； Vs— 氣體體積流量， m3/s； Wc — 邊緣區(qū)寬度， m； Wd — 弓形降液管寬 m； WS — 破沫區(qū)寬度， m； x — 液相摩爾分?jǐn)?shù)； y — 氣相摩爾分?jǐn)?shù)； Z— 塔的有效高 m； u— 空塔氣速， m/s。 1 第一章 甲醇生產(chǎn)及其精餾工藝的選擇 甲醇的性質(zhì)及用途 甲醇的性質(zhì) 甲醇（ Methanol， Methylalcohol）又名木醇，木酒精，甲基氫氧化物，是一種最簡單的飽和醇?；瘜W(xué)分子式為 CH3OH，結(jié)構(gòu)式如下： 分子結(jié)構(gòu)： C 原子以 sp3 雜化軌道成鍵， O 原子以 sp3 雜化軌道成鍵。分子為極性分子。最早從木材干餾得到故又稱木醇或木精。甲醇是無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體。熔點(diǎn)℃、沸點(diǎn) ℃、密度 克 /厘米 3（ 20℃）、能溶于水和許多有機(jī)溶劑 [1]。甲醇有毒，誤飲 5～ 10 毫升能雙目失明，大量飲用會導(dǎo)致死亡。禁酒的國家，把甲醇摻入酒精中成變性酒精，使其不能飲用。甲醇易燃，其蒸氣與空氣能形成爆炸混合物，甲醇完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，同時(shí)放出熱量： 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O[2]。 工業(yè)上用一氧化碳和氫氣的混合氣（合成氣）在一定的條件下制備甲醇：甲醇可用做溶劑和燃料，也是一種化工原料，主要用于生產(chǎn)甲醛（ HCHO）：工業(yè)酒精里含有甲醇，但是工業(yè)酒精的主要成分還是乙醇。 甲醇可以和水以及許多有機(jī)液體如乙醇、乙醚等無限地混合，但不能與脂肪族烴類相混合。它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物質(zhì)，因此，只有用特殊的方法才能制得完全無水的甲醇。同樣，也難以從甲醇中清除有機(jī)雜質(zhì)，產(chǎn)品甲醇總含有有機(jī)雜質(zhì)約 ％以下 [3]。 甲醇可以任意比例同多種有機(jī)化合物互溶，并與其中的一些有機(jī)化合物 生成共沸混合物，據(jù)文獻(xiàn)記載，迄今己發(fā)現(xiàn)與甲醇一起生成共沸混合物的物質(zhì)有 100 種以上 [4]。共沸混合物與甲醇的沸點(diǎn)比較接近，將影響到蒸餾過程對有機(jī)雜質(zhì) 的消除。 2 表 甲醇的一般性質(zhì) 性質(zhì) 數(shù)據(jù) 性質(zhì) 數(shù)據(jù) 密度 (℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù) 103J/（ ） 沸點(diǎn) ℃～ ℃ 表面張力 （ 20℃） 熔點(diǎn) ℃ 粘度 (20℃ ) 臨界溫度 240℃ 燃燒熱 (25℃液體 ) 臨界壓力 臨界體積 生成熱 （ 25℃液體） （ 25℃氣體） 臨界壓縮系數(shù) 蒸汽壓 （ 20℃） 腐蝕性 常溫?zé)o腐蝕性（鉛、鋁例外） 熱容 ~(g.℃ ) (2~25℃ 液體 )， 爆炸性 ~%（ Vol）（ 在空氣中爆炸范圍） 甲醇具有上述多種重要的性質(zhì)， 使它在許多工業(yè)部門得到廣泛的用途，特別是由于能源結(jié)構(gòu)的改變，和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，甲 醇的許多重要的工業(yè)用途正在研究開發(fā)中，例如甲醇可以裂解制氫，用于燃料電池，日益引人注目；甲醇加一氧化碳加氫可以合成乙醇；甲醇可以裂解制烯烴等等。這對石油化工原料的多樣化，面對石油資源日漸枯竭對能源結(jié)構(gòu)的改變，具有重要意義。甲醇化工的新領(lǐng)域不斷地被開發(fā)出來，其廣度和深度正在發(fā)生深刻的變化 [5]。 甲醇的用途 目前，甲醇在有機(jī)合成工業(yè)中，是僅次于烯烴和芳烴的重要基礎(chǔ)有機(jī)原料。隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇又開辟了許多新的用途。甲醇是較好的人工合成蛋白的原料，蛋白轉(zhuǎn)化率較高，發(fā)酵速度快，無毒性， 價(jià)格便宜。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料 [6]。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。 甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇是容易輸送的清潔 3 燃料，可以單獨(dú)或與汽油混合作為汽車燃料，用它作為汽油添加劑可起節(jié)約芳烴，提高辛烷值的作用，汽車制造也將成為耗用甲醇的巨大部門，甲醇的消費(fèi)已超過其傳統(tǒng)用途，潛在的耗用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其化工用途，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來主要 燃料的候補(bǔ)燃料之稱，需用量十分巨大 [7]。 我國目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來發(fā)展速度較快，近五年來甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從我國能源結(jié)構(gòu)出發(fā)，甲醇由煤制的技術(shù)已經(jīng)成熟，近幾年由煤制甲醇的工藝已經(jīng)全面工業(yè)化生產(chǎn)，將來在我國甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蘊(yùn)藏著潛在的巨大市場。我國甲醇工業(yè)無疑將迅速發(fā)展起來 [8]。 甲醇發(fā)展及前景 (1)甲醇的消費(fèi)量 我國甲醇的消費(fèi)增長也很快，從 1957 年的 ，到 1990 年的 83kt，再到 1990 年的 660kt、 1991 年的 780kt，而 1995 年已經(jīng)達(dá)到 ， 1996 年達(dá)到 ， 2020