【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)專 業(yè) 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 課 題 30萬噸/年甲醇精餾工段的初步設(shè)計 —— 常壓精餾塔工藝設(shè)計及分析 指導(dǎo)教師 摘要通過本課題的設(shè)計了解甲醇精餾的發(fā)展歷程和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，主要介紹了甲醇精餾工藝，對單塔流程、雙塔流程、三塔流程和四塔流程工藝進行了闡述,顯示了四塔流程的優(yōu)越性。熟悉甲醇精餾工藝流程、技術(shù)設(shè)備等。對甲醇精餾工段全流程進行物料衡算,著重分析常壓精餾塔的工藝設(shè)計。應(yīng)用ASPEN PLUS化工模擬系統(tǒng)中的和DSTUW、RADFRAC塔精餾模塊對常壓精餾塔進行模擬。通過對甲醇精餾工藝流程的物料衡算和常壓精餾塔工藝的研究，掌握甲醇精餾工業(yè)生產(chǎn)中各塔的作用、進出料情況、塔板數(shù)等相關(guān)參數(shù)的計算。最后繪制出工藝流程圖、帶控制點的物料流程圖、設(shè)備圖和設(shè)備布置圖。關(guān)鍵詞：甲醇精餾、常壓精餾塔、ASPEN模擬、流程圖AbstractUnderstanding of the issue through the design development process and the methanol distillation research status at home and abroad, introduces the methanol distillation process, the singletower process, process towers, three towers and four towers process technology processes are described, showing the superiority of fourtower process. Familiar with the methanol distillation process and technical equipment. Methanol distillation section in the whole process of the material balance, analyzes the atmospheric distillation process design. ASPEN PLUS simulation system applied in the chemical and DSTUW, RADFRAC atmospheric distillation column distillation simulation module. Methanol distillation process through the material balance and the atmospheric distillation process of study, master the industrial production of methanol distillation tower role, access to material conditions, plate number and other relevant parameters of the calculation. Finally, draw the flow chart, flow chart with a control point of materials, equipment diagrams and equipment layout. Key words: methanol distillation, atmospheric distillation, ASPEN simulation, flowsheet 目錄摘要 I目錄 III第一章 文獻(xiàn)綜述 1 甲醇生產(chǎn)工藝進展及國內(nèi)發(fā)展前景 1 1 4 甲醇的安全性、 4 甲醇的生產(chǎn)工藝 5 5 6 9 13 三塔精餾系統(tǒng)的優(yōu)點 13 14 本課題來源及思路 15第二章 物料衡算 17 17 物料衡算 17 預(yù)塔物料衡算 18 加壓塔的物料衡算 19 常壓塔物料衡算 21 回收塔物料衡算 22第三章 常壓塔工藝設(shè)計計算 26 物料處理量 26 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 2塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 26 回流比及塔板數(shù)的確定 26 求最小回流比及操作回流比。 26 簡捷法求理論板層數(shù) 27 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 29 操作壓力計算 29 操作溫度計算 29 平均摩爾質(zhì)量計算 29 平均密度計算 30 液體平均表面張力的計算 31 液相平均粘度的計算 31 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 32 塔徑的計算 32 精餾塔有效高度計算 33 塔高的計算 33 塔板主要工藝尺寸的計算 34 溢流裝置計算 34 塔板布置 36 篩板的流動力學(xué)驗算 37 塔板壓降 37 液沫夾帶 37 漏液 38 液泛 38 塔板負(fù)荷性能圖 39 漏液線 39 液沫夾帶線 39 液相負(fù)荷下限線 40 液相負(fù)荷上限線 40 液泛線 40 塔設(shè)備附件——接管 43 進料管 44 出料管 44 進氣管 44 接管計算 45第四章 圖紙 49 甲醇精餾工段的物料流程圖 49 常壓塔的控制流程圖 49 常壓塔的設(shè)備圖 49 49總結(jié) 50致 謝 51參考文獻(xiàn) 52第一章 文獻(xiàn)綜述甲醇(CH3OH，英文名稱Methanol)是最簡單的飽和脂肪醇。大約有90％的甲醇用于化學(xué)工業(yè)，作為生產(chǎn)甲醛、甲基叔丁基醚、醋酸、甲酸甲酯、氯甲烷、甲胺、二甲醛等的原料,還有10％用于能源工業(yè)。在基礎(chǔ)有機化工原料中，甲醇消費量僅次于乙烯、丙烯和苯。甲醇深加工產(chǎn)品目前己達(dá)120多種，中國以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品近30種。甲醇作為最主要的基本有機化工原料之一和替代能源的一部分，在當(dāng)前全球化工產(chǎn)品市場上起著舉足輕重的作用。“九五”期間國內(nèi)甲醇需求將以15％～20％速度遞增，2000年需求達(dá)到210萬噸。如何進一步節(jié)能降耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量越來越引起人們的關(guān)注。 甲醇生產(chǎn)工藝進展及國內(nèi)發(fā)展前景甲醇的分子式為CH3OH。常溫常壓下，純甲醇是無色透明的、易流動的、易揮發(fā)的可燃液體，具有與乙醇相似的氣味。其一般性質(zhì)列于表11。甲醇的密度、粘度和表面張力隨溫度改變?nèi)绫?2所示。甲醇的電導(dǎo)率，主要決定于它含有的能電離的雜質(zhì)，如胺、酸、硫化物和金屬等。工業(yè)生產(chǎn)的粗甲醇都含有一定量的有機雜質(zhì)，其一般比電導(dǎo)率為1106～7107。甲醇可以和水以及許多有機液體如乙醇、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雜質(zhì)，％以下。表11 甲醇的一般性質(zhì)Table11 Commonly property of methanol性質(zhì)數(shù)據(jù)性質(zhì)數(shù)據(jù)密度／ml(℃)導(dǎo)熱系數(shù)103J/（，K）相對密度(d20)4表面張力（）（20℃）沸點℃～℃熔點℃折射率（20℃）閃點16℃ (開口容器)～12℃(閉口容器)蒸發(fā)潛熱（℃）自燃點473℃(空氣中)～461℃(氧氣中)熔融熱臨界溫度240℃燃燒熱（25℃液體）臨界壓力106Pa()臨界體積／mol生成熱（25℃液體）（25℃氣體）熱容～(g.℃)(20(2～25℃液體)，45J(mol.℃)(25℃氣體)蒸汽壓104Pa（）（20℃）膨脹系數(shù)（20℃）粘度（）（20℃）腐蝕性常溫?zé)o腐蝕性（鉛，鋁例外）臨界壓縮系數(shù)爆炸性~%（Vol）（在空氣中爆炸范圍）表12 溫度對性質(zhì)的影響Table 12 The effect of temperature on property溫度℃0102030405060密度g/cm3粘度cP表面張力dyn/cm 1Cp=106PaS， 1dyn=106N 甲醇的沸點隨壓力變化如表13所示。表13 甲醇的沸點Table 13 Boiling point of methanol壓力mmHg1102040100200400760溫度℃壓力atm25102030405060溫度℃84 1mmHg= 1at=104Pa甲醇可以任意比例同多種有機化合物互溶，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。由于有共沸混合物的生成，且沸點與甲醇的沸點相接近，將影響到蒸餾過程對有機雜質(zhì)的消除。甲醇具有上述多種重要的物理化學(xué)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，和碳一化學(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。甲醇通過ZSM5分子篩催化劑轉(zhuǎn)化為汽油已經(jīng)工業(yè)化為固體燃料轉(zhuǎn)化為液體燃料開辟了捷徑。甲醇加一氧化碳加氫可以合成乙醇。又如甲醇可以裂解制烯烴。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)生深刻的化。表14 與甲醇生成共沸混合物的性質(zhì)和共沸物的沸點Table 14 Boiling point and property of azeotropic admixture with methanol化合物沸點℃共沸混合物沸點℃甲醇濃度丙酮CH3COCH3醋酸甲酯CH3COOCH3甲酸乙酯HCOOC2H3雙甲氧基甲烷甲醛丁酮CH3COC2H5丙酸甲酯C2H5COOCH3甲酸炳酯HCOOC3H7二甲醚（CH3）2O乙醛縮二甲醇乙基丙烯酸酯甲酸異丁酯HCOOC4H環(huán)己烷C6H12二內(nèi)醚（C3H7）2O甲醇的用途；甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)