【正文】 用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過程。近年來篩板的應(yīng)用日趨廣泛。在正常的操作氣速下，通過篩孔上升的氣流，應(yīng)能阻止液體經(jīng)篩孔向下泄露。 在本次的設(shè)計中用的是篩孔塔板來進行甲醇和水的分離。塔板是板式塔的主要構(gòu)件，在幾種主要類型錯流塔板中，應(yīng)用最早的是泡罩塔，目前應(yīng)用最廣的是篩板塔和浮閥塔板 [7]。錯流式上帶有降液管，在每層塔板上保持一定的液層厚度，氣體垂直穿過液層，但對整個塔來說，兩相為逆流流動。工業(yè)上的精餾過程是在精餾塔內(nèi)將部分汽化和部分冷凝過程有機耦合而進行操作的。若將組成為 x1的液相繼續(xù)進行部分汽化，則可得到組成為 y2,的氣相和組成為 x2’ 的液相。精餾過程原理可以用如圖 21所示物系的 txy 相圖來說明。為了使廢液中的甲醇和水得到較好的分離，使廢甲醇溶媒重復(fù)利用，應(yīng)對廢甲醇溶媒進行精餾。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)實際需要選定回流比，也可參考同類生產(chǎn)的經(jīng)驗值選定。 加熱方式的選擇：蒸餾大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。例如苯乙烯常壓沸點為 ℃，而將其加熱到 102℃以上就會發(fā)生聚合，故苯乙烯應(yīng)采用減壓蒸餾；脫丙烷塔操作壓力提高到 1765KPa時，冷凝溫度約為 50℃，便可用江河水或者循環(huán)水進行冷卻，則運轉(zhuǎn)費用減少；石油氣常壓呈氣態(tài)，必須采用加壓精餾。塔頂分凝器對上升蒸汽有一定的增濃作用，若后續(xù)裝置使用氣態(tài)物料，則宜用分凝器。譬如，用原料作為塔頂產(chǎn)品冷卻器的冷卻介質(zhì)， 既可將原料預(yù)熱，又可節(jié)約冷卻介質(zhì)。連續(xù)精餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)精餾為主。合成氣中還含有未經(jīng)轉(zhuǎn)化的甲烷和少量氮，顯然，甲烷和氮不參加甲醇合成反應(yīng)，其含量越低越好，但這與制備原料氣的方法有關(guān)；另外，根據(jù)原料不同，原料氣中還可能含有少量有機和無機硫的化合物。這種精心研究的分離技術(shù)是精餾。而國外大型甲醇裝置基本都以天然氣為原料，并且每噸產(chǎn)品能耗只有 25～ 30 吉焦，耗天然氣 760～ 920 立方 米，耗水 10～ 15噸。近年來由于世界各國環(huán)保意識 的加強 ,特別是美國國會于 1990年 11月 15日通過清潔空氣法修正案以后 ,甲醇的身價備增 ,全球甲醇的需求增長加快。將合成后的粗甲醇，經(jīng)預(yù)精餾脫除甲醚，精餾而得成品甲醇。合成的化學(xué)反應(yīng)式為： 2H2 + CO → CH3 OH。主要應(yīng)用于精細化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多種有機產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。這是生產(chǎn)甲醇的最古老的方法 ]1[ 。甲醇最早由木材和木質(zhì)素干餾制得，故俗稱木醇。因此如果能有一套分離效率高，所花成本又低的工藝設(shè)備來有效進行廢甲醇溶媒的甲醇分離是具有極為重要的經(jīng)濟意義的。rectification 1 引 言 甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。 關(guān)鍵詞 ： 甲醇 化工原料 篩板塔 塔徑 精餾 II The Design of 30kt/a Methanol Distillation Process Abstract: As an extremely important anic chemical raw material, methanol is the basic product of carbon chemistry industry, occupying an important position in the national economy. In chemical production, the methanol can be used in the manufacture of formaldehyde, acetic acid, methyl chloride, and methylamine and so on. In all chemical products worldwide, Its production is Second only to the ethylene, propylene, benzene, Ranking fourth place. Besides, methanol is widely used in anic intermediates and also used as a solvent and industrial and civil fuel. This paper discusses the methanol distillation section. In antibiotic production process, methanol solvent is needed to wash the crystals. Washing and filtering produces waste methanol solvent which contains a small amount of the drug particles. In order to make the waste methanol solvent recycle, the paper establishes a set of plate distillation column. It introduces a variety of distillation process in detail. According to the advantages and disadvantages of the process and the design need, it chooses and designs the technology and equipment needed and calculates.. In methanol rectification, the choice is single tower atmospheric operation mode and sieve plate distillation column. The bottom of the tower is 8 meters high. The diameter of the column is meters. The design is of a good separation effect, simple process flow. And the design has less investment and a high practical value. Key words:methanol。 在 抗生素類藥物生產(chǎn)過程中，需要用甲醇溶媒洗滌晶體，洗滌過濾后產(chǎn)生廢甲醇溶媒，含有少量的藥物固體微粒。在化工生產(chǎn)中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺等。 致 謝 ............................................. 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ......................................... 錯誤 !未定義書簽。在世界范圍內(nèi)的所有化工產(chǎn)品中，其產(chǎn)量僅次于乙烯、丙烯、苯，居第四位。為使廢甲醇溶媒重復(fù)利用，擬建立一套板式精餾塔，詳細介紹了各種精餾工藝，根據(jù)各個工藝的優(yōu)缺點和本設(shè)計的 需要，選擇了與設(shè)計需，要相適應(yīng)的工藝和設(shè)備，并進行了計算。chemical raw materials。主要應(yīng)用于精細化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多種有機產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一?；谝陨细鞣N原因以及需求現(xiàn)狀，為使廢甲醇溶媒重復(fù)利用，節(jié)約資源。木材在長時間加熱碳化過程中，產(chǎn)生可凝和不可凝的揮發(fā)性物質(zhì)，這種被稱為焦木酸的可凝性液體中含有甲醇、乙酸和焦油。 甲醇是一種無色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，常溫下對金屬無腐蝕性（鉛、鋁除外），略有酒精氣味。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油燃燒。合成甲醇可以固體（如煤、焦炭）液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其他可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣凈化（脫硫）變換，除去二氧化碳，配制成一定的合成氣（一氧化碳和氫）。高壓法為 BASF 最先實現(xiàn)工業(yè)合成的方法，但因其能耗大，加工復(fù)雜，材質(zhì)要求苛刻，產(chǎn)品中副產(chǎn)物多，今后將由 ICI低壓和中壓法及 Lurgi 低壓和中壓法取代 3 。據(jù)全國化學(xué)工程技術(shù)委員會副主任、中石化寧波工程有限公司副總工程師唐宏青介紹，國內(nèi)煤基甲醇每噸產(chǎn)品能耗為 50～ 60 吉焦，耗煤 噸左右，耗水 22～ 30 噸。未來甲醇生產(chǎn)裝置將具有一下特點：低投資成本為前提的大型、單列裝置；可靠性較高的先進技術(shù)；環(huán)境污染小的生產(chǎn)技術(shù)。這種精餾工藝的主要目標是：通過實驗室精餾學(xué)習(xí) 到關(guān)于分離的知識；通過比較試驗數(shù)據(jù)來模擬系統(tǒng)和完善模型；估計分離流程的設(shè)備規(guī)格和費用。 為了滿足氫碳比例，如果原料氣中氫碳不平衡，當(dāng)氫多碳少時（如以甲烷為原料），則在制造原料氣時，還要補碳，一般采用二氧化碳。間歇精餾具有操作靈活，適應(yīng)性強等優(yōu)點，適合于小規(guī)模、多品種或多組分物系的初步分離。另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可采用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。總之，確定流程時要較全面、合理的兼顧設(shè)備、操作費用、操作控制及安全諸因素。 進料熱狀況的選擇： 精餾操 作有五種進料熱狀況，進料熱狀況不同，影響塔內(nèi)各層塔板的氣、液相負荷。有時也可采用直接蒸汽加熱，例如精餾釜殘液中的主要組分是水，且在低濃度下輕組分的相對揮發(fā)度較大時（如乙醇與水混合液）宜用直接蒸汽加熱，其優(yōu)點是可以利用壓力較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費用，并省掉間接加熱設(shè)備。必要時可選用若干個 R值，利用簡捷法求出對應(yīng)理論板數(shù) N，作出 NR 曲線，從中找出適宜操作回流比 R,也可作出 R 對精餾操作費用的關(guān)系線，從中確定適宜回流比 R。溶液的氣液平衡是蒸餾過程的熱力學(xué)基礎(chǔ)，是精餾操作分析和過程計算的重要依據(jù)。 6 圖 21 將組成為 xF 的混合液升溫至泡點以上使其部分汽化，并將氣液分開，兩相的組成分別為 y1和 x1。如此將液體混合物進行多次部分汽化，在液相中可得到高純度的難揮發(fā)組分產(chǎn)品。 7 進行精餾反應(yīng)的塔設(shè)備的選擇 塔器是一種高徑比很大的設(shè)備，它可使汽液、氣液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際間傳熱的目的，因此是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。錯流式塔板 廣泛應(yīng)用于精餾、吸收等傳質(zhì)操作中。同時，各種新型高效塔板不斷問世。篩孔塔板簡稱篩板，塔板上開有許多均勻分布的小孔。篩板塔的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，氣體壓降小，板上液面落差也較小，生產(chǎn)能力及板效率均較泡罩塔高。 塔設(shè)備是化工 、 煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備 之一。傳統(tǒng)的設(shè)計中，整流過程多選用板式塔，而吸收過程多選用填料塔。例如，對于熱敏物系的分離，要求塔壓降盡可能低，選用填料塔較為適宜；對于有側(cè)線進料和出料的工藝過程，選用板式塔較為適宜；對于有懸浮物或容易聚合物系的分離，為防止堵塞，宜選用板式塔；對于液體噴淋密度極小的工藝過程，若采用填料塔，填 料層得不到充分潤濕，使其分離效率明顯下降，故宜選用板式塔；對于易發(fā)泡物系的分離，因填料層具有破碎泡沫的作用，宜選用填料塔。間歇精餾具有操作靈活，適應(yīng)性強等優(yōu)點，適合于小規(guī)模、多品種或多組分物系的初步分離?？傊_定流程時要較全面、合理地兼顧設(shè)備、操作費用、操作控制及安全等因素。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項傳質(zhì)效率。當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）液負荷量有較大的波動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動力消耗，以及降低經(jīng)常操作費用。 ①泡罩塔板 泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，其主要元件為生氣管及泡罩。 10 泡罩塔板的主要優(yōu)點是操作彈性較大，液氣比范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料，操作穩(wěn)定可靠。 ②篩孔塔板 篩孔塔板簡稱篩板，結(jié)構(gòu)特點為塔板上開有許多均勻的小孔。其缺點是篩孔宜堵塞，不宜處理易結(jié)焦、粘度大的物料 【 15】 。 ③浮閥塔板 浮閥塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點。其缺點 是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。但應(yīng)指出，在工業(yè) 應(yīng)用中，目前還多采用 F1 型浮閥，其原因是 F1型浮閥已有系列化標準，各種設(shè)計數(shù)據(jù)完善，便于設(shè)計和對比 [16]。為此，應(yīng)保證分散相的良好分散，兩相的適當(dāng)湍動和最大可能地接近逆流流動，以期獲得大的傳質(zhì)面積、增大傳質(zhì)系數(shù)、提高傳質(zhì)推動力。原料液自塔 (C101)中部的適當(dāng)位置加入塔內(nèi)，塔頂冷凝器 (E103)將上升的蒸汽冷凝成液體，其中一部分作為塔頂產(chǎn)品（冷凝液）采出，另一部分引入塔頂作為“回流液”，在塔板上建立液層。經(jīng)過每層塔板后，凈的結(jié)果是氣相中易揮發(fā)組分的含量增高，液相中難揮發(fā)組分增濃。 從以上分析可知，為達到混合液的高純度分離，除了精餾塔具有足夠?qū)訑?shù)塔板以外，還必須從塔頂引入“回流液”和從塔底產(chǎn)生上升蒸汽流，以建立氣液 兩相體系。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。（一天 24 小時，一年可連續(xù)工作 300 天） 進料組成 甲醇： 46% 水： 54% ﹙質(zhì)量分數(shù)﹚ 分離純度 塔頂甲醇含量≥ 95% 塔釜甲醇含量≤ 3% ﹙質(zhì)量分數(shù)﹚ 塔板類型 篩板塔 操作 壓力 常壓 塔底加熱蒸汽： 水文：水量充沛