【正文】 業(yè)協(xié)會(huì)組織的鑒定。70年代四川維尼綸廠引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料的95 kt/a低壓法裝置，采用英國(guó)ICI技術(shù)。世界上典型的甲醇合成工藝主要有ICI工藝、Lurgi工藝和三菱瓦斯化學(xué)公司(MCC)工藝。 甲醇的發(fā)展?fàn)顩r 甲醇的生產(chǎn)工藝發(fā)展1923年德國(guó)BASF公司首先用合成氣在高壓下實(shí)現(xiàn)了甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)，直到1965年，這種高壓法工藝是合成甲醇的唯一方法。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來主要燃料的候補(bǔ)燃料之稱，需用量十分巨大。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。甲醇為重要的化工原料，使用范圍非常廣泛。工業(yè)上用一氧化碳和氫氣的混合氣（合成氣）在一定的條件下制備甲醇。其原理是，甲醇本身無毒，而代謝產(chǎn)物有毒，因此可以通過抑制代謝的方法來解毒。常見的癥狀是，先是產(chǎn)生喝醉的感覺，數(shù)小時(shí)后頭痛，惡心，嘔吐，以及視線模糊。甲醇攝入量超過4克就會(huì)出現(xiàn)中毒反應(yīng)，誤服一小杯超過10克就能造成雙目失明，飲入量大造成死亡。試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。CH3OH、MgCl2甲醇最早從木材干餾得到故又稱木醇或木精甲醇又名；其物理化學(xué)性質(zhì)為：℃，℃，℃，℃，(空氣=1)，(100mmHg ℃)；能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混溶；遇熱、明火或氧化劑易著火；化學(xué)分子式為CH3OH，分子為極性分子。甲醇易燃，其蒸氣與空氣能形成爆炸混合物，甲醇完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，同時(shí)放出熱量[1]。6CH3OH，和鹽的結(jié)晶水合物類似，甲醇蒸氣能和空氣形成爆炸性混合物，～%（體積）。甲醇有較強(qiáng)的毒性，對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚攝入都會(huì)產(chǎn)生毒性反應(yīng)，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。致死量為30毫升以上，甲醇在體內(nèi)不易排出,會(huì)發(fā)生蓄積，在體內(nèi)氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。嚴(yán)重者會(huì)失明，乃至喪命。甲醇和乙醇在人體的代謝都是同一種酶，而這種酶和乙醇更具親和力。甲醇可用做溶劑和燃料，也是一種化工原料，主要用于生產(chǎn)甲醛（HCHO）。主要用于制造甲醛、纖維素、甲基化反應(yīng)、萃取劑、橡膠加速劑，也可作染料、樹脂、人造革、火漆薄膜、玻璃紙、噴漆等的溶劑以及油漆、顏料去除劑、有機(jī)合成的中間體等，也可用作燃料、焊劑。主要應(yīng)用于精細(xì)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。我國(guó)目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來發(fā)展速度較快，近五年來甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。1966年英國(guó)ICI公司開發(fā)了低壓法工藝，接著又開發(fā)了中壓法工藝。目前，國(guó)外的液相甲醇合成新工藝具有投資省、熱效率高、生產(chǎn)成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)[2]。1995年12月，由化工部第八設(shè)計(jì)院和上海化工設(shè)計(jì)院聯(lián)合設(shè)計(jì)的200 kt/a甲醇生產(chǎn)裝置在上海太平洋化工公司順利投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)甲醇生產(chǎn)技術(shù)向大型化和國(guó)產(chǎn)化邁出了新的一步。專家認(rèn)為該甲醇合成塔結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計(jì)合理，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了我國(guó)軸徑向低壓甲醇合成塔的空白。甲醇市場(chǎng)價(jià)格最高漲幅超過100%，甲醇生產(chǎn)的利潤(rùn)相當(dāng)豐厚，效益好的廠家每噸純利超過了1000元/噸，因而甲醇生產(chǎn)廠家紛紛擴(kuò)產(chǎn)和新建，使得我國(guó)甲醇的產(chǎn)能急劇增加。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇－醋酸及其衍生物”，利用國(guó)外開發(fā)成功的MTO或MTP先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展“甲醇－烯烴及衍生物”的2大系列[10]。隨著C1化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。輕組分Y和重組分X的混和液Xf進(jìn)入第一分離器，若將第一級(jí)溶液部分氣化得到氣相產(chǎn)品冷凝液，然后再將冷凝液在第二級(jí)分離器中部分氣化，再經(jīng)第二級(jí)冷凝器冷凝得溶液中的組分Y2必大于Y1，這種部分氣化部分冷凝的次數(shù)(即級(jí)數(shù))越多，所得輕組分Y濃度越高，最后幾乎可得到純態(tài)的易揮發(fā)組分。（1）雙塔精餾工藝該流程為我國(guó)以前老的甲醇裝置中采用是較廣的一種精餾流程。每精制1t精甲醇約節(jié)約1t蒸汽，所以三塔精餾的能耗較低。在年產(chǎn)5萬噸生產(chǎn)規(guī)模以上時(shí)，宜采用三塔精餾技術(shù)，雖然一次性投資較高，但是操作費(fèi)用和能耗都相對(duì)較低，生產(chǎn)實(shí)踐證明雙塔精餾流程簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定，能滿足甲醇生產(chǎn)要求。則兩塔比較如下： （1）填料塔操作范圍較小，對(duì)于液體負(fù)荷的變化特別敏感。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。安全系數(shù)較小。（9）填料塔的壓降比板式塔的小，因而對(duì)真空操作更為適宜。近年來與浮閥塔一直成為化工生中主要的傳質(zhì)設(shè)備，浮閥塔多用不銹鋼板或合金 。（3）塔板效率高，比泡罩塔高15％左右，壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)上，在每個(gè)篩孔處安置一個(gè)可上下移動(dòng)的閥片。浮閥塔的特點(diǎn)有：（1）生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大20%～40%，與篩板塔接近。 （5）塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的50%～80%，但是比篩板塔高20%～30% 。國(guó)內(nèi)常用的浮閥塔有三種，F(xiàn)1型，V4型與T型。綜上所述，由于本次設(shè)計(jì)是針對(duì)甲醇精餾體系，所以采用常壓板式F1型浮閥精餾塔的設(shè)計(jì)及其輔助設(shè)備的選型。在相同條件下適當(dāng)提高操作壓力可以提高塔的處理能力，但是增加了塔壓，也提高了再沸器的溫度，并且相對(duì)揮發(fā)度液會(huì)下降。但是降低壓力也導(dǎo)致了塔直徑的增加和塔頂冷凝溫度的降低，而且必須使用抽真空設(shè)備，增加了相應(yīng)的設(shè)備和操作費(fèi)用[11]。 甲醇精餾物料進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇進(jìn)料熱狀態(tài)有五種。但將原料預(yù)熱到泡點(diǎn)，就需要增設(shè)一個(gè)預(yù)熱器，使設(shè)備費(fèi)用增加。但直接蒸汽加熱，只適用于釜中殘液是水或與水不互溶而易于分離的物料，所以通常情況下，多采用間接蒸汽加熱。塔頂溫度用回流量控制在65℃，～，塔頂壓力≤，主塔冷凝器中未被冷凝下來的輕組分進(jìn)入排氣冷凝器中進(jìn)一步冷凝，回收有用的甲醇組分，未被冷凝的氣體放空處理。第3章 工藝計(jì)算 物料衡算已知：年產(chǎn)5萬噸甲醇精餾，%，%,年工作日以340天計(jì)。則消耗純氫氧化鈉： 換成堿液： 堿液中的水： 軟水：軟水的加入量按精甲醇的20%計(jì)，那么需要補(bǔ)加軟水： 從主塔回流液中來的初餾物以入塔粗甲醇2%計(jì)算，既：將以上計(jì)算結(jié)果列下表： 預(yù)塔進(jìn)料組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)粗甲醇?jí)A液軟水初餾物合計(jì)（2）出料 塔底 ： 甲醇 塔底 ： 水 粗甲醇中水：堿液帶水： 軟水： 合計(jì)： 塔底異丁醇及高沸物： 塔頂二甲醚及低沸物： 將以上計(jì)算結(jié)果列與下表： 預(yù)塔出料流量及組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)塔頂塔底合計(jì) 主塔物料衡算（1）進(jìn)料 預(yù)后粗甲醇：（2）出料 釜?dú)堃褐屑状己考s為1%從主塔回流液中采出預(yù)塔入料量2%到預(yù)塔收集槽，計(jì)算時(shí)以100%甲醇計(jì)算為： 殘液排放：包括水、堿、甲醇及高沸點(diǎn)物等，其中甲醇含1%，設(shè)殘液量為X，則：（1）物料帶入熱量 物料帶入熱量表物料進(jìn)料回流液再沸器加熱組分甲醇水＋堿甲醇流量kg/h溫度℃707040比熱kJ/kg℃熱量kg/hQ加熱那么：Q入＝Q進(jìn)料＋Q回流液＋Q加熱＝+++ Q加熱＝+ Q加熱（2）物料帶出熱量 物料帶出熱量表物料精甲醇回流液釜液熱損失成分甲醇甲醇甲醇水＋堿流量kg/h溫度℃6565105105比熱 kJ/kg℃潛熱kJ/kg熱量kJ/h5%Q入那么：Q出＝Q精甲醇＋Q回流液＋Q釜液＋Q熱損失＝＋+++5%Q入＝+5%Q入 根據(jù)能量守恒 有 Q入＝Q出即： Q入＝+5%Q入 則： Q入＝Q出＝所以 Q蒸汽＝ KJ/kg ，則需要蒸汽量： 冷卻水用量計(jì)算： 對(duì)于熱流體：Q入＝Q產(chǎn)品精甲醇+Q回流液＝+＝Q出＝Q精甲醇液＋Q回流液＝40+＝Q傳＝Q入（1－5%）－Q出＝95%－＝所以冷卻水的用量為： 精餾系統(tǒng)能量結(jié)果匯總（1）外加蒸汽總量為：G蒸汽＝G1蒸汽＋G2蒸汽＝＋ ＝（2）冷卻水總量為：G水＝G1水＋G2水＝＋ ＝（3）熱量平衡匯總見下表： 精餾系統(tǒng)能量衡算總表項(xiàng)目物流預(yù)塔主塔帶入熱量kJ/h進(jìn)料回流加熱合計(jì)帶出熱量kJ/h塔頂出料塔釜出料熱損失合計(jì)第4章 精餾塔和接管的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)和條件：（1）%（2）釜?dú)堃辜状己考s為1%（3）生產(chǎn)能力為年產(chǎn)5萬噸精甲醇產(chǎn)品（4）操作條件： 單層塔板壓降： 塔頂溫度： 65℃ 塔底溫度： 105℃ 回流液溫度： 40℃ 進(jìn)料溫度： 70℃ 設(shè)計(jì)方案的確定本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇和水的混合物。該物系屬于易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。則最小回流比為: 取回流比為最小回流比的2倍，則： 理論板數(shù)根據(jù)；查吉利蘭關(guān)聯(lián)圖[16]得到：則： 解得：N＝16塊 進(jìn)料位置塊圓整后取： ，所以適宜的進(jìn)料位置在第四塊板。 則