【正文】 5%～ 10%的 NaOH 溶液。 第 節(jié) 甲醇精餾工藝 甲醇精餾工藝 來自甲醇合成工序的粗甲醇經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至 70℃ ，然后進(jìn)入預(yù)蒸餾塔精餾。 熱量平衡 熱量平衡是塔設(shè)計(jì)和操作的重要依據(jù)，當(dāng)精餾塔在正常運(yùn)行時(shí)，塔內(nèi)的溫度和壓力是穩(wěn)定的，加入塔的熱量和出塔的熱量也是平衡的。在粗甲醇精餾操作中，維持物料平衡的操作是最頻繁的調(diào)節(jié)手段，操作時(shí)還必須同時(shí)考慮塔內(nèi)的熱量平衡。如此物質(zhì)交換的結(jié)果，上升蒸汽中輕組份的濃度逐漸提高，只要有足夠的相間接觸表面和足夠的液體回流量，到達(dá)塔頂?shù)恼羝麑⒊蔀楦呒兌鹊妮p組分，塔的上半部完成了上升蒸氣的精制（除去其中的重組份），因而成為精餾段。 精餾過程在精餾塔中進(jìn)行，料液由塔的進(jìn)料口連續(xù)加入塔內(nèi)，塔頂設(shè)有冷凝器，將塔頂蒸汽冷凝為液體，冷凝液的一部分回 流入塔頂，成為回流液，其余作為餾出液（塔頂產(chǎn)品）連續(xù)采出。 通過查閱資料最后采用中壓法在 265℃ 合成 400kt/a 的粗甲醇，并應(yīng)用三塔精餾來對(duì)其進(jìn)行精制。 4．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 收集有關(guān)資料 20200128~20200211 2 熟悉資料，確定方案 20200212~20200226 3 論文寫作 20200227~20200319 4 繪制設(shè)計(jì)圖紙 20200320~20200403 5 準(zhǔn)備答辯 2020410 目錄 摘要 ...................................................1 第 1 章 甲醇精餾的工藝原理 2 第 節(jié) 基本概念 2 第 節(jié) 甲醇精餾工藝 3 甲醇精餾工藝原理 3 主要設(shè)備和泵參數(shù) 3 膨脹節(jié)材料的選用 6 第 2 章 甲醇生 產(chǎn)的工藝計(jì)算 7 第 節(jié) 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算 7 第 節(jié) 生產(chǎn)甲醇所需原料氣量 9 生產(chǎn)甲醇所需原料氣量 9 第 節(jié) 聯(lián)醇生產(chǎn)的熱量平衡計(jì)算 15 甲醇合成塔的熱平衡計(jì)算 15 甲醇水冷器的熱量平衡計(jì)算 18 第 節(jié) 粗甲醇精餾物料及熱量計(jì)算 21 預(yù)塔和主塔的物料平衡計(jì)算 21 預(yù)塔和主塔的熱平衡計(jì)算 25 第 3 章 精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 33 第 節(jié) 精餾塔設(shè)計(jì)的依據(jù)及任務(wù) 33 設(shè)計(jì)的依據(jù)及來源 33 設(shè)計(jì)任 務(wù)及要求 33 第 節(jié) 計(jì)算過程 34 塔型選擇 34 操作條件的確定 34 操作壓力 34 進(jìn)料狀態(tài) 35 加熱方式 35 熱能利用 35 第 節(jié) 有關(guān)的工藝計(jì)算 36 最小回流比及操作回流比的確定 36 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量、釜?dú)堃毫考凹訜嵴羝康挠?jì)算 37 全凝器冷凝介質(zhì)的消耗量 37 熱能利用 38 理論塔板層數(shù)的確定 38 全塔效率的估算 39 實(shí)際塔板數(shù) 40 第 節(jié) 精餾塔主題尺寸的計(jì)算 40 精餾段與提餾段的體積流量 40 精餾段 40 提餾段 42 第 節(jié)塔徑的計(jì)算 43 第 節(jié) 塔高的計(jì)算 45 第 節(jié) 塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定 46 塔板尺寸 46 弓形降液管 47 堰高 47 降液管底隙高度 h0 47 進(jìn)口堰高和受液盤 47 浮閥數(shù)目及排列 47 浮閥數(shù)目 48 排列 48 校核 49 第 節(jié) 流體力學(xué)驗(yàn)算 49 氣體通過浮閥塔板的壓力降 (單板壓降 ) 49 干板阻力 49 板上充氣液層阻力 49 由表面張力引起的阻力 50 第 節(jié) 漏液驗(yàn)算 50 第 節(jié) 液泛驗(yàn)算 50 第 節(jié) 霧沫夾帶驗(yàn)算 51 第 節(jié) 操作性能負(fù)荷圖 51 霧沫夾帶上限線 51 液泛線 52 液體負(fù)荷上限線 52 漏液線 52 液相負(fù) 荷下限線 52 第 節(jié) 操作性能負(fù)荷圖 53 第 節(jié) 各接管尺寸的確定 54 進(jìn)料管 54 釜?dú)堃撼隽瞎? 55 第 節(jié) 回流液管 55 第 節(jié) 塔頂上升蒸汽管 55 第 節(jié) 水蒸汽進(jìn)口管 56 第 4 章 輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 57 第 節(jié) 水冷排設(shè)計(jì)計(jì)算 58 第 節(jié) 水冷排的設(shè)計(jì)選型 59 第 節(jié) 預(yù)塔進(jìn)料泵的選型 60 參考文獻(xiàn) 62 附錄 63 致 謝 64 年產(chǎn) 40 萬噸甲醇精餾工藝設(shè)計(jì) 摘要 目前，我國的甲醇市場(chǎng)隨著國際市 場(chǎng)的原油價(jià)格在變化，總體的趨勢(shì)是走高。 (3) 參考資料 3．主要參考文獻(xiàn) [1] 謝克昌、李忠 .甲醇及其衍生物 .北京 .化學(xué)工業(yè)出版社 .～ 7 [2] 馮元琦 .聯(lián)醇生產(chǎn) .北京 .化學(xué)工業(yè)出版社 .～ 268. [3] 柴誠敬、張國亮。 (2) 進(jìn)行工藝計(jì)算和設(shè)備選型能力的訓(xùn)練。 (3) 進(jìn)行工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、繪制能力的訓(xùn)練?；ち黧w流動(dòng)與傳熱。隨著原油價(jià)格的進(jìn)一步提升，作為有機(jī)化工基礎(chǔ)原料 —— 甲醇的價(jià)格還會(huì)穩(wěn)步提高。本設(shè)計(jì)說明書首先概述了甲醇的性質(zhì)和發(fā)展歷史，并介紹了我國甲醇工業(yè)的發(fā)展；對(duì)合成和精餾工段進(jìn)行了物料和熱量的工藝計(jì)算；對(duì)甲醇精餾塔做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，最后對(duì)水冷排和預(yù)塔進(jìn)料泵做了設(shè)計(jì)計(jì)算。自加料位置以上部分，上升蒸汽和回流液體之間進(jìn)行著逆流接觸和物質(zhì)傳遞。在塔的加料口位置以下下降液體中的輕組份被蒸出，重組份被提濃，故稱之為提餾段。 汽液平衡 汽液平衡影響到甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量和精餾損失等，主要是通過調(diào)節(jié)精餾塔的操作條件（溫度、壓力、負(fù)荷），來調(diào)整塔盤上面氣液接觸的情況以及塔板間各組分氣相分壓平衡等來達(dá)到經(jīng)濟(jì)的效果。入塔熱量包括進(jìn)料及回流的流量與溫度、再沸器蒸汽流量，而出塔熱量則包括塔頂、塔底出料的溫度、流量、汽化熱以及熱損失等。塔頂出來的蒸汽溫度為 ℃ ，對(duì)應(yīng)的壓力為 (A)，先經(jīng)過預(yù)塔冷凝器 A在 65℃ 左右將其中的大部分甲醇冷凝下來，冷凝下來的甲醇進(jìn)預(yù)塔回流槽，未冷凝的氣體則進(jìn)入預(yù)塔冷凝器 B冷卻至 40℃ 后部分冷凝，冷凝液流入萃取槽，萃取后也進(jìn)入預(yù)塔回流槽，預(yù)塔回流槽的液體由預(yù)塔回流泵加壓后作預(yù)蒸餾塔回流液，由預(yù)塔冷凝器 B 出來的氣體去排放槽，不凝氣洗滌后經(jīng)不凝氣 預(yù)熱器加熱至 150℃ 后去氣柜。堿液由堿液泵加壓后補(bǔ)入粗甲醇，以中和粗甲醇中的有機(jī)酸，控制預(yù)蒸餾塔塔底甲醇溶液的 PH 值在 8 左右。常壓塔頂甲醇蒸汽溫度約66℃ ，經(jīng)常壓塔冷凝器冷卻至 40℃ 后進(jìn)常壓塔回流槽，由常壓塔回流泵加壓后一部分作常壓精餾塔回流液，另一部分送精甲醇計(jì)量槽。 各精餾塔再沸器熱源為 低壓蒸汽，蒸汽冷凝液去粗甲醇預(yù)熱器作熱源，然后去除鹽水站。這部分不凝氣的排放是通過常壓塔冷凝器上的放空閥來實(shí)現(xiàn)的，排放氣送放空總管高點(diǎn)放空。 ? 常壓精餾塔壓力由 PV15530A 和 PV15530B 分程調(diào)節(jié)。 主要設(shè)備和泵參數(shù) 主要設(shè)備參數(shù)和主要泵參數(shù)分別見表 12. 表 11主要設(shè)備參數(shù)表 ? 設(shè)備名稱 規(guī)格 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)壓力 /MPa 設(shè)計(jì)溫度 /℃ 脫醚塔 DN1400x23635 90 加壓精餾塔 DN150006567 150 常壓精餾塔 DN1800x35917 110 脫醚塔再沸器 DN900x3503 管程 :。殼程 :180 常壓塔再沸器 DN1600x4781 管程 :。殼程 :80 常壓塔冷凝器 DN1000x5136 管程 :。殼程 :100 ? 表 12 主要泵參數(shù)表 ? 泵名稱 流量 /(m3/h) 揚(yáng)程 /m 人口壓力 /Mpa 使用溫度 /℃ 粗醇泵 30 50 常壓 40 脫醚塔回流泵 30 50 80 加壓塔進(jìn)料泵 30 100 常壓 78 加壓塔回流泵 30 60 122 常壓塔回流泵 30 64 62 殘液泵 10 50 109 膨脹節(jié)材料的選用 加壓塔再沸器和常壓塔再沸器的氣體出口管均是高溫甲醇蒸氣，加壓塔再沸器 出口管道甲醇?xì)怏w溫度為 1500C，壓力為 ，常壓塔再沸器出口管道甲醇?xì)怏w溫度為 1150C，壓力為 MPa，兩根管道需要加膨脹節(jié)來克服管道的熱脹冷縮?；すに囉?jì)算是作為化工工藝過程的設(shè)計(jì)、工藝管路的選擇及生產(chǎn)管理、工藝條件選擇的主要依據(jù)；對(duì)于平衡原料、產(chǎn)品產(chǎn)量，選擇最佳工藝條件，確定操作控制指標(biāo)，合理利用手產(chǎn)中的廢料，廢氣，廢熱都有重要作用。 計(jì)算年產(chǎn) 400kt，醇氨比 40%。 C。 C 時(shí)，氫氨混合氣中氨的平衡濃度為 %，則貯罐氣中氨損失（ G 氨損）為 = Nm3/h G氨損 =36。 C時(shí)液態(tài)甲醇中釋放的 CO、 CO H2 等混合氣中，每含 甲醇。 C, H2 和 N2 在水中溶解度為 Nm3/t和 Nm3/t 水 已知水洗塔的氣水比為 10，則每小時(shí)洗滌用水量為 Nm3/h。 表 210 精煉氣流量組成 組分 H2 N2 CH4 Ar 合計(jì) 精煉氣流量， Nm3/h 組成 % （ 16）根據(jù)表 21，表 210 得氨合成塔生產(chǎn)最終平衡，見表 211 表 211 氨合成塔物料平衡表 消耗分類 H2 N2 CH4 Ar 反應(yīng)生成 NH3 合計(jì) 精煉氣， Nm3/h — — 溶液損耗， Nm3/h — — — — 小計(jì) — — 合成反應(yīng)消耗， Nm3/h — — — 吹出氣， Nm3/h — — 氨擴(kuò)散損耗， Nm3/h — — — — 合成氨產(chǎn)量， Nm3/h — — — — 合成氨產(chǎn)量， kg/g — — — — 粗甲醇的精餾幾乎全部是物理過程，其物料平衡計(jì)算與上述訂算方法有一定的差別。低耗的重要手段落。 年產(chǎn) 60kt 粗甲醇合成塔和冷凝器的熱量平衡計(jì)算 根據(jù)以上提供條件和計(jì)算結(jié)果。 C Q 損失 — 合成塔熱損失， kJ/h 又： （ 28） 式中 G— 入塔氣體各組分流量， Nm3/h。 C，所以入塔總熱量為 40=表 212 甲醇合成塔入塔各組分的比熱容和熱量 組 分 CO CO2 H2 N2 比熱容 kJ（ kmol C) 續(xù)表 212 甲醇合成塔入塔各組分的比熱容和熱量 組分 CH4 Ar CH3OH 合計(jì) 比熱容 kJ（ kmol C) 在甲醇合成塔內(nèi)， CO、 CO H2 按反應(yīng)式（ 22）、（ 23）、（ 24）、（ 25）、（ 26） 及（ 27），生成甲醇，二甲醚，異丁醇 ，甲烷及辛烷，二氧化碳還原成一氧化碳和水，產(chǎn)生的熱量如表 213 所示 查物性手冊(cè)得甲醇合成塔出口狀態(tài)下各組分的比熱容，根據(jù)表 28甲醇 合成塔出口物料的流量，并按 Q出塔 =G出塔 Cm 入，分別算出出塔各組分的熱量，列表為 214。 。 。 表 216 粗甲醇中各組分的物理常數(shù) 組分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C8H18 H2O 氣化熱， kJ/h 液體比熱容， kJ（ h C）； T出塔 — 出合成塔氣體溫度。 C。 C） 氣量 Nm3/h Kmol/h 熱量， kJ（ kmol C） — 氣量 Nm3/h Kmol/h 熱量， kJ（ kmol 。 C) — 流量，㎏ /h 熱量， kJ（ h C 則冷凝器冷卻水量為 ㎏ /h=第 節(jié) 粗甲醇精餾物料及熱量計(jì)算 預(yù)塔和主塔的物料平衡計(jì)算 根據(jù)第一節(jié)的條件測(cè)得：粗甲醇的密度 ,PH 值 8，初餾值采出量 20 l/h。 表 222 預(yù)塔進(jìn)料量及組成 ① 物料量， kg/h 甲醇 水 NaOH 低沸物 高沸物 油溶物 小計(jì) 粗甲醇 堿液 冷凝液 初餾物 合計(jì) — — 20 — — — — — — — — — — — — — ㈡出料 ⑴ 塔底甲醇 粗甲醇含醇 初餾物含醇