【正文】 容易達(dá)到，則認(rèn)為預(yù)精餾的作用是不可忽略的。因此，目前工業(yè)上均采用雙塔流程進(jìn)行精餾。國內(nèi)中、小甲醇廠大部分都選用雙塔精餾工藝傳統(tǒng)的主、預(yù)精餾塔幾乎都選用板式結(jié)構(gòu)。雙塔精餾工藝流程見下圖。來自合成工段含醇90%的粗甲醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗甲醇貯槽。經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱到45℃后進(jìn)入預(yù)精餾塔。甲醇的精餾分2個(gè)階段：；后進(jìn)入主精餾塔，進(jìn)一步把高沸點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除，主要是水、異丁基油等。，%以上的符合國家指標(biāo)的精甲醇產(chǎn)品。該工藝具有流程簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便，一次投資少的特點(diǎn)。該工藝適合于原料粗甲醇中二甲醚等輕組分、還原性雜質(zhì)量較低的粗甲醇加工1預(yù)精餾塔； 2主精餾塔圖21 甲醇雙塔工藝流程近年來，許多企業(yè)原有甲醇雙塔精餾裝置己不能滿足企業(yè)的需要。隨著生產(chǎn)的強(qiáng)化，不僅消耗大幅度上升，而且殘液中的甲醇含量也大大超過了工藝指標(biāo)。對(duì)企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。 甲醇三塔精餾工藝技術(shù)是為了減少甲醇在精餾過程中的損耗，提高甲醇的收率和產(chǎn)品質(zhì)量而設(shè)計(jì)的。預(yù)精餾塔后的冷凝器采用一級(jí)冷凝，用以脫除二甲醚等低沸點(diǎn)的雜質(zhì)，控制冷凝器氣體出口溫度在一定范圍內(nèi)。在該溫度下，幾乎所有的低沸點(diǎn)餾分都為氣相，不造成冷凝回流。脫除低沸點(diǎn)組分后，采用加壓精餾的方法，提高甲醇?xì)怏w分壓與沸點(diǎn)，減少甲醇的氣相揮發(fā)，從而提高了甲醇的收率。作為一般要求的精甲醇經(jīng)加壓精餾塔后就可以達(dá)到合格的質(zhì)量。如作為特殊需要，則再經(jīng)過常壓精餾塔的進(jìn)一步提純。生產(chǎn)中加壓塔和常壓塔同時(shí)采出精甲醇，常壓塔的再沸器熱量由加壓塔的塔頂氣提供，不需要外加熱源。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。，節(jié)能效果顯著，特別適合較大規(guī)模的精甲醇生產(chǎn)。1 預(yù)精餾塔 2加壓精餾塔 3 常壓精餾塔圖22 三塔工藝流程（1）工藝流程。三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在于三塔精餾采用了2臺(tái)主精餾塔(其中1臺(tái)是加壓塔)和1臺(tái)常壓塔，較雙塔流程多1臺(tái)加壓塔。這樣，在同等的生產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負(fù)荷，并目常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧訜嵩?，所以三塔精餾既節(jié)約蒸汽，又節(jié)省冷卻水。（2）蒸汽消耗。在消耗方面,由于常壓塔加壓塔的蒸汽冷凝熱作為加熱源，所以三塔精餾的蒸汽消耗相比雙塔精餾要低。（3）產(chǎn)品質(zhì)量。三塔精餾與雙塔精餾在產(chǎn)品質(zhì)量上最大的不同是三塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量低，一般小于50106,而雙塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量為400106～500106，%，含有的有機(jī)雜質(zhì)相對(duì)較少。（4）設(shè)備投資。三塔精餾的流程較雙塔精餾流程要復(fù)雜，所以在投資方面，同等規(guī)模三塔精的設(shè)備投資要比雙塔精餾高出20%～30%。（5）操作方面。由于雙塔精餾具有流程簡單,運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn),所以在操作上較三塔精餾要方便簡單。表21 雙塔精餾與三塔精餾的投資與操作費(fèi)用比較表項(xiàng)目雙塔精餾三塔精餾生產(chǎn)規(guī)模t/a105105投資100100100113129操作費(fèi)用1001001006471能耗10010010060注：投資、操作費(fèi)用、能耗為相對(duì)數(shù)通過上述比較可知，雖然三塔精餾技術(shù)的一次性投入要比雙塔精餾高出20%~30%,但是從能源消耗、精甲醇質(zhì)量上都要優(yōu)于雙塔精餾，特別是能耗低的優(yōu)點(diǎn)十分突出。隨著三塔精餾生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，能耗還有進(jìn)一步下降的空間。而雙塔精餾技術(shù)僅在生產(chǎn)規(guī)模低于5萬t/ a時(shí)具有一定得優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)中甲醇產(chǎn)量為20萬t/a，遠(yuǎn)大于5萬t/a，綜合考慮各項(xiàng)因素，所以設(shè)計(jì)采用三塔精餾工藝。精餾塔市粗甲醇精餾工序的關(guān)鍵設(shè)備，它直接制約著生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、消耗、生產(chǎn)能力及對(duì)環(huán)境的影響。所以要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際條件選擇合適的高效精餾塔。目前常用的精餾塔主要有四種塔型：泡罩塔，浮閥塔，填料塔和新型垂直篩板塔。其各自結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)如下：（1）泡罩塔 泡罩塔十多層板式塔，每層塔板上裝有一個(gè)活多個(gè)炮罩。該類型塔塔板效率高，操作彈性大，塔阻力小，但單位面積的生產(chǎn)能力低，設(shè)備體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資較大。該塔已經(jīng)逐漸被其他塔代替。（2）浮閥塔 浮閥塔的塔板結(jié)構(gòu)與泡罩相似，致使浮閥代替了泡罩及其伸氣管。該類型塔板效率高，操作彈性大，操作適應(yīng)性強(qiáng)，單位面積生產(chǎn)能力大，造價(jià)較低。但浮閥易損壞，維修費(fèi)用高，安裝要求高。目前該塔仍被廣泛使用，但有使用逐漸減少的趨勢(shì)。（3）填料塔 填料塔是在塔內(nèi)裝填新型高效填料，如不銹鋼網(wǎng)波紋填料，每米填料相當(dāng)5塊以上的理論板。塔總高一般為浮閥塔的一半。該塔生產(chǎn)能力大，壓降小，分離效果好，結(jié)果簡單，維修量極小，相對(duì)投資較小，是目前使用較多的塔型之一。（4）新型垂直篩板 新型垂直篩板的傳質(zhì)單元，是由塔板開有升氣孔及罩于其上的帽罩組成。該塔傳質(zhì)效率高，傳質(zhì)空間利用率好，處理能力大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單可靠，投資小，板液面梯度小，液面橫向混合好無流動(dòng)傳質(zhì)死區(qū)。綜合比較上面四種塔，和我們目前的生產(chǎn)狀況以及國內(nèi)的生產(chǎn)情況，我們選擇新型垂直篩板塔是最優(yōu)選擇，目前該塔被廣泛使用，該塔傳質(zhì)效率高，傳質(zhì)空間利用率好，處理能力大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單可靠，投資小，板液面梯度小，液面橫向混合好無流動(dòng)傳質(zhì)死區(qū)。來自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃，），通過預(yù)塔進(jìn)料泵（P0101A,B），經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至65℃，進(jìn)入預(yù)精餾塔（T010101），預(yù)塔再沸器（E0104），低沸點(diǎn)的雜質(zhì)如二甲醚等從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料；回收的甲醇液通過預(yù)塔回流泵（P0102A,B）作為該塔回流液。預(yù)精餾塔（T0101）底部粗甲醇液經(jīng)加壓塔進(jìn)料泵（P0104A,B）進(jìn)入加壓精餾塔（T0102），加壓塔再沸器（E0105），加壓塔塔頂餾出甲醇?xì)怏w（，122℃）經(jīng)常壓塔再沸器（E0107）后，甲醇?xì)獗焕淠?，精甲醇回到加壓塔回流槽（V0104），一部分精甲醇經(jīng)加壓塔回流泵（P0103A，B），回到加壓精餾塔（T0102）作為回流液，另一部分經(jīng)加壓塔甲醇冷卻器（E0106）冷卻后進(jìn)入精甲醇計(jì)量槽（V0105A，B）中。加壓精餾塔（T0102）塔底釜液（，125℃）進(jìn)入常壓精餾塔（T0103），進(jìn)一步精餾。常壓塔再沸器（E0107）以加壓精餾塔（T0102）塔頂出來的甲醇?xì)庾鳛闊嵩?。常壓精餾塔（T0103）頂部排出精甲醇?xì)猓ǎ?7℃），經(jīng)常壓塔冷凝冷卻器（E0103）冷凝冷卻后一部分回流到常壓精餾塔（T0103），另一部分打到精甲醇計(jì)量槽（V0105A，B）內(nèi)貯存。產(chǎn)品精甲醇由精甲醇泵從精甲醇計(jì)量槽（V0105A，B）送至甲醇罐區(qū)裝置。為防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳腐蝕設(shè)備，在預(yù)塔進(jìn)料泵（P0101A，B）后的粗甲醇溶液中配入適量的燒堿溶液，用來調(diào)節(jié)粗甲醇溶液的PH值。甲醇精餾系統(tǒng)各塔排出的不凝氣去燃料氣系統(tǒng)。由常壓精餾塔（T0103）底部排出的精餾殘液經(jīng)廢水冷卻器冷卻至40℃后，由廢水泵送到生化處理裝置。由甲醇精餾來的精甲醇貯存到精甲醇貯槽（V0105A，B）中。精甲醇貯槽為兩臺(tái)10000m3的固定頂貯罐，貯存量按15天產(chǎn)量計(jì)。當(dāng)甲醇外運(yùn)時(shí)，啟動(dòng)精甲醇泵，將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺(tái)，通過火車鶴管進(jìn)入火車槽車，通過汽車鶴管進(jìn)入汽車槽車。甲醇裝卸棧臺(tái)共設(shè)有12臺(tái)火車鶴管和6臺(tái)汽車鶴管，根據(jù)精甲醇泵的能力，至少有三臺(tái)槽車同時(shí)裝料。工藝流程圖如下2121工藝流程圖15第3章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算表31 加壓下甲醇水平衡數(shù)據(jù)表溫 度t液相中甲醇?xì)庀嘀屑状紲? 度t液相中甲醇?xì)庀嘀屑状肌娴哪柗謹(jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù) ℃的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)134129135140145130148150155158131160165168132170172133表32 甲醇的汽化熱溫度，℃汽化熱，kJ/kg溫度，℃汽化熱，kJ/kg溫度，℃汽化熱，kJ/kg080160201001804012020060140220表33常壓下甲醇水平衡數(shù)據(jù)表溫 度t液相中甲醇?xì)庀嘀屑状紲? 度t液相中甲醇?xì)庀嘀屑状肌娴哪柗謹(jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)℃的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)100 物料衡算的意義和作用質(zhì)量守恒定律在對(duì)化工過程進(jìn)行定量的分析計(jì)算中的應(yīng)用，是建立數(shù)學(xué)模型的一個(gè)重要手段，是化工計(jì)算的重要組成部分。物料衡算可以按需要，圍繞整個(gè)生產(chǎn)過程、生產(chǎn)過程的某一部分、單元操作、反應(yīng)過程、設(shè)備的某一部分或設(shè)備的微分單元進(jìn)行，這種為進(jìn)行物料衡算所取的生產(chǎn)過程中某一空間范圍稱為控制體。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過物料衡算，可以得知進(jìn)入控制體的物料質(zhì)量和組成與離開控制體的物料質(zhì)量和組成之間的關(guān)系。 物料衡算年產(chǎn)30萬噸精甲醇，%，%。工作日為330天/年。粗甲醇總量：300000%/(33024%)=%，質(zhì)量為：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=計(jì)算結(jié)果如表34所示表34 運(yùn)算結(jié)果組分 甲醇 二甲醚 異丁醇 高級(jí)醇 水 合計(jì)流量kg/h 含量% 100(1)預(yù)塔物料衡算預(yù)塔：堿液入料：濃度為2%時(shí)，,則消耗NaOH濃度為92%的流量：92%= 折合成2% 軟水入料：為精甲醇的36%計(jì)算 ：36%=初溜物以入塔粗甲醇2%計(jì)：2%=877 kg/h預(yù)塔進(jìn)料如表35所示。表35 預(yù)塔進(jìn)料物料量 甲醇 水 堿 二甲醚 異丁醇 高級(jí)醇 合計(jì)kg/h 粗甲醇 堿液 軟水 合計(jì) 出料：塔底：甲醇：塔底水：粗甲醇含水： 堿液帶水 ：98%= 補(bǔ)加軟水 ： 合計(jì) ：塔底異丁醇及高沸物：塔頂二甲醚及低沸物：預(yù)塔出料如表36所示。(2)主塔和常壓塔物料衡算主塔：進(jìn)料：加壓塔：預(yù)后出甲醇：常壓塔：2/3=出料： 加壓塔和常壓塔的采出量之比為：2:1，常壓塔釜液含量甲醇1%加壓塔：塔頂精甲醇料量：2/3=塔釜：1/3+++=常壓塔：塔頂精甲醇量：1/399%= 塔釜：甲醇：1/31%=水： kg/h 堿 ：高沸物： 總物料衡算表表36 預(yù)塔物料衡算表組分進(jìn)料kg/h餾出液kg/h釜液kg/h甲醇水和軟水堿液二甲醚0異丁醇高級(jí)醇合計(jì)表 37 加壓塔物料衡算表組分進(jìn)料液kg/h餾出液kg/h釜底液kg/h甲醇?jí)A液水高沸物合計(jì)表 38 常壓塔物料衡算表組分進(jìn)料液kg/h餾出液