【正文】 同一種酶，而這種酶和乙醇更具親和力。因此，甲醇中毒者，可以通過(guò)飲用烈性酒（酒精度通常在 60 度以上）的方式來(lái)緩解甲醇代謝，進(jìn)而使之排出體外。而甲醇已經(jīng)代謝產(chǎn)生的甲酸，可以通過(guò)服用小蘇打（碳酸氫鈉）的方式來(lái)中和。甲醇用途目前，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(kāi)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(wú)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。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來(lái)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燃料，可以單獨(dú)或與汽油混合作為汽車(chē)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(chē)制造也將成為耗用甲醇的巨大部門(mén)，甲醇的消費(fèi)已超過(guò)其傳統(tǒng)用途，潛在的耗用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其化工用途，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來(lái)主要燃料的候補(bǔ)燃料之稱，需用量十分巨大 [1]。我國(guó)目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來(lái)發(fā)展速度較快，近五年來(lái)甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從我國(guó)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(lái)在我國(guó)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(chǎng)。我國(guó)甲醇工業(yè)無(wú)疑將迅速發(fā)展起來(lái) [13]。 甲醇精餾工藝的概況 工序任務(wù)甲醇精餾是甲醇合成的下游工序，其目的就是對(duì)合成裝置來(lái)的粗甲醇中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè)進(jìn) 行 精 制 ， 將 甲 醇 中 的 雜 質(zhì) 進(jìn) 行 脫 除 ， 以 生 產(chǎn) 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) 的 優(yōu) 等 級(jí) 精 甲 醇 產(chǎn) 品 。裝置工藝特點(diǎn)目前，總體來(lái)說(shuō)甲醇精餾的工藝大體可分為兩塔工藝流程和三塔工藝流程，根據(jù)塔內(nèi)件的不同可分為塔盤(pán)精餾、填料精餾和復(fù)合型精餾。本甲醇精餾裝置采用的是以規(guī)整填料為塔內(nèi)件的三塔精餾工藝，精餾用汽為低壓蒸汽。各塔再沸器蒸汽冷凝液用作粗甲醇預(yù)熱器熱源，以節(jié)約能量。另外為了減少甲醇的損失，增加了一個(gè)塔,以對(duì)污水中的甲醇進(jìn)行回收處理，故現(xiàn)在一般叫 3+1 塔工藝流程。精餾的主要設(shè)備是精餾塔，而塔的內(nèi)件是實(shí)現(xiàn)氣液接觸和熱質(zhì)傳遞的主要元件，常用的塔內(nèi)件分塔盤(pán)和填料兩種。填料是最早使用的塔內(nèi)件，當(dāng)初使用在小塔徑的塔里，由于其設(shè)計(jì)、制造、安裝難度不大，應(yīng)用十分廣泛。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，精餾塔的內(nèi)徑越來(lái)越大，于是氣液分布不均問(wèn)題顯得突出，效率大幅下降，直徑大于 2 米的塔的效率已相當(dāng)?shù)?，溝流和邊界效?yīng)嚴(yán)重，為解決這些問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)了板式塔，但是板式塔的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝精度要求高，因而人們又加緊了對(duì)填料塔放大技術(shù)的攻關(guān)，在解決了氣液分布等問(wèn)題后，大型裝置又開(kāi)始使用填料塔。目前的填料分為散堆填料和規(guī)整填料。設(shè)計(jì)的甲醇精制采用的是規(guī)整填料精餾工藝技術(shù)，該技術(shù)的好壞取決于氣液接觸程度，即取決于液體在填料表面分布的均勻程度，氣體的分布較容易，液體分布均勻很難，故液體分布器是填料塔的一個(gè)關(guān)鍵部件，它是決定著填料塔的放大效應(yīng)。采用槽式液體分布器和槽 盤(pán)式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問(wèn)題，壓降小、負(fù)荷彈性大。采用規(guī)整填料為塔內(nèi)件的 3+1 塔精餾工藝，其特點(diǎn)是：精甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量好，甲醇回收率高；能耗低。比兩塔工藝減少蒸汽消耗約 30%左右；操作的靈敏性比板式塔好，但其穩(wěn)定性不如板式塔好；采取了萃取精餾和共沸精餾工藝，有效解決了微量難分離組分的脫除問(wèn)題；分離效率高，操作彈性大，生產(chǎn)能力大。 甲醇精餾工藝流程說(shuō)明 預(yù)精餾系統(tǒng)來(lái)自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃、） ，首先進(jìn)入粗甲醇預(yù)熱中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè)器 E15501 的管程，被殼程的低壓蒸汽冷凝液加熱到 70℃左右，然后進(jìn)入預(yù)精餾塔 C15501 的上部。預(yù)精餾塔 C15501 頂部出來(lái)的氣相，首先進(jìn)入預(yù)精餾塔一級(jí)冷凝器 E15506 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 ℃,冷卻下來(lái)的液體進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽 T15501 中；從預(yù)精餾塔一級(jí)冷凝器 E15506 出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)精餾塔二級(jí)冷凝器 E15515 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃左右,冷凝下來(lái)的液體進(jìn)入萃取槽 T15508 中，經(jīng)工藝水萃取后，甲醇水溶液進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽 T15501 中，萃取出來(lái)的物料去雜醇油罐；二級(jí)冷凝器中出來(lái)的帶有甲醇的不凝氣，進(jìn)排放槽 T15506 中，用水洗滌其中的甲醇后，不凝氣去放空總管?；亓鞑?T15501 中的甲醇溶液，經(jīng)預(yù)精餾塔回流泵送入預(yù)精餾塔 C15501 的頂部作回流液。預(yù)精餾塔塔釜的預(yù)后甲醇經(jīng)液位控制后去加壓精餾塔進(jìn)一步精餾。低壓蒸汽和加壓精餾塔來(lái)的低壓蒸汽冷凝液，分別進(jìn)入預(yù)精餾塔 C15501 的再沸器 E15510 和 E15514，對(duì)管程的介質(zhì)進(jìn)行加熱來(lái)為預(yù)精餾塔精餾提供熱量，然后蒸汽冷凝液去 E15501 加熱粗甲醇。為了防止粗甲醇中的酸性物質(zhì)對(duì)管道和設(shè)備造成腐蝕，向粗甲醇中加入少量 5%左右的 NaOH 溶液，將粗甲醇的 PH 值控制在 ~8 左右。 加壓精餾系統(tǒng)預(yù)精餾塔出來(lái)的預(yù)后甲醇，經(jīng)加壓精餾塔給料泵加壓后，進(jìn)入加壓精餾塔進(jìn)料/釜液換熱器 E15513 的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點(diǎn)后，進(jìn)入加壓精餾塔 C15502 的下部，塔頂出來(lái)的甲醇蒸汽進(jìn)入冷凝器/再沸器 E15507 的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進(jìn)入加壓精餾塔回流槽 T15502，回流槽中出來(lái)的冷凝液甲醇，部分經(jīng)加壓精餾塔回流泵加壓后進(jìn)入加壓精餾塔頂作回流液，其余的甲醇液進(jìn)入加壓精餾塔精甲醇冷卻器 E15502 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃后，去中間罐區(qū)的精甲醇計(jì)量罐（或粗甲醇儲(chǔ)罐） 。出加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。低壓蒸汽進(jìn)入加壓精餾塔再沸器 E15511，為加壓精餾塔精餾提供熱量，被冷凝后的低壓蒸汽冷凝液，去 E15501 繼續(xù)作加熱介質(zhì)用。 回收精餾系統(tǒng)常壓精餾塔底出來(lái)的廢水，含有 2%左右的甲醇，經(jīng)回收精餾塔進(jìn)料泵中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè)加壓后，進(jìn)入回收精餾塔 C15504，塔頂出來(lái)的氣相，進(jìn)回收精餾塔冷凝器E15509 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 45℃左右，進(jìn)入回流槽 T15504，回流槽出來(lái)的液體經(jīng)回收精餾塔回流泵加壓后，部分進(jìn)回收精餾塔頂部作回流液，其余去中間罐區(qū)的雜醇油儲(chǔ)罐。低壓蒸汽進(jìn)入回收精餾塔再沸器 E15516 的殼程，加熱管程介質(zhì)后為回收精餾塔精餾提供熱量。蒸汽冷凝液去 E15501?；厥站s塔底出來(lái)的釜液，含有微量的甲醇和有機(jī)物，經(jīng)廢水冷卻器E15512 中的循環(huán)冷卻水冷卻到 60℃左右后，送出界區(qū)去污水生化處理裝置。 加壓精餾塔工藝計(jì)算 物料衡算已知： =進(jìn)料流量 F= ==13% 另外還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計(jì)。摩爾分率單位：%tW進(jìn)料的摩爾流量 =?甲醇的摩爾分率 =（（87）/32）/= D=根據(jù)物料衡算方程 D?? Fxx???計(jì)算出 = + =?進(jìn)料溫度 （1000kPa） ℃，取泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1Ft ?Ft塔頂溫度為 ℃?D中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè)在 ℃溫度下，根據(jù)安托因公式計(jì)算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：?Ft水的安托因常數(shù)為 A=，B=，C= [4]。CtBAP????lg式中 飽和蒸汽壓， KPa；?P t物系溫度，℃。代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓 =。?B甲醇的安托因常數(shù)為 A=，B=，C=????ln式中 飽和蒸汽壓， mmHg；?P T物系溫度，K。代入數(shù)據(jù)得，甲醇的飽和蒸汽壓 = kpa.?A回流比確定由甲醇水的平衡數(shù)據(jù)繪制 xy 圖用作圖法求最小回流比 minR由于進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，所以畫(huà) q 線與平衡線交點(diǎn)，用交點(diǎn)坐標(biāo) x,y 求最小回流比中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè)圖 22 作圖法求最小回流比 ??BAP? ???操作回流比可取為最小回流比的 ～ 倍，所以取=?所以，回流比確定為 =??DRL中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè)+1=???FqL39。39。表 24 物料衡算表物料 流量（kmol/h） 組成 物料 物流（kmol/h）精餾段上升蒸汽量 V 提餾段上升蒸汽量 V’ 精餾段下降液體量 L 提餾段下降 進(jìn)料 F 甲醇 水 塔頂產(chǎn)品 D 甲醇 水 塔底殘液 W 甲醇 水 液體量 L’ 熱量衡算 [3]①加熱介質(zhì)的選擇常用的加熱劑有飽和水蒸汽和煙道氣。飽和水蒸汽是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。由于飽和水蒸汽冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過(guò)改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá) 100～1000℃，適用于高溫加熱。缺點(diǎn)是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。本設(shè)計(jì)選用 （溫度為 180℃）的低壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。②冷卻劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般為 10～35℃.如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。 本設(shè)計(jì)建廠地區(qū)為永城。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃。故選用 32℃的冷卻水,選升溫 10℃，即冷卻水的出口溫度為 42℃.根據(jù)資料所提供的數(shù)據(jù)， =℃， =℃DtWt中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè)注：下標(biāo) 1 為甲醇，下標(biāo) 2 為水。冷凝器的熱負(fù)荷 ??LDVCIQ?? 其中 塔頂上升蒸汽的焓VDI 塔頂餾出液的焓L對(duì)于全凝器作熱量衡算（忽略熱量損失）因塔頂餾出液幾乎為純甲醇，故其焓可近似按純甲醇進(jìn)行計(jì)算，則全凝器的熱負(fù)荷為（塔頂溫度為 ℃下，甲醇的