【正文】 37 塔板壓降 37 液沫夾帶 37 漏液 38 液泛 38 塔板負荷性能圖 39 漏液線 39 液沫夾帶線 39 液相負荷下限線 40 液相負荷上限線 40 液泛線 40 塔設備附件——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 常壓塔的設備圖 49 49總結 50致 謝 51參考文獻 52第一章 文獻綜述甲醇(CH3OH，英文名稱Methanol)是最簡單的飽和脂肪醇。應用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。畢 業(yè) 設 計 (論 文)專 業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 課 題 30萬噸/年甲醇精餾工段的初步設計 —— 常壓精餾塔工藝設計及分析 指導教師 摘要通過本課題的設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。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)等相關參數(shù)的計算。大約有90％的甲醇用于化學工業(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)?！熬盼濉逼陂g國內(nèi)甲醇需求將以15％～20％速度遞增，2000年需求達到210萬噸。其一般性質(zhì)列于表11。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。S， 1dyn=106N 甲醇的沸點隨壓力變化如表13所示。例如甲醇可以裂解制氫，用于燃料電池，日益引人注目。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構的改變，具有重要意義。還是重要的溶劑，亦可摻入汽油作替代燃料使用。甲醇有較強的毒性，對人體的神經(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產(chǎn)生毒性反應，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。而甲醇已經(jīng)代謝產(chǎn)生的甲酸，可以通過服用小蘇打（碳酸氫鈉）的方式來中和。如果發(fā)生泄漏，救護人員首先必須切斷所有火源，戴好防毒面具與手套，用水沖洗，對污染地面進行通風處理。自從1923年工業(yè)上實現(xiàn)了這人工合成甲醇的方法以后，甲醇生產(chǎn)迅速發(fā)展，成為目前世界上規(guī)模生產(chǎn)甲醇的唯一工業(yè)方法。根據(jù)甲醇的工業(yè)生產(chǎn)方法和實際使用情況，將我國和國外精甲醇的質(zhì)量標準分別列于表17和表18。粗甲醇的質(zhì)量決定了精餾過程的難易。表15 國內(nèi)甲醇產(chǎn)品標準Table 15 Intermal criterion of methanol product指標一級二級三級外觀無色透明液體，無可見雜質(zhì)無色透明液體，無可見雜質(zhì)無色透明液體，無可見雜質(zhì)色度（鉑鈷）號≤51015密度（20）g/cm2~~~餾程（，760mmHg）沸程~~~蒸餾量，ml98以上98以上98以上溫度范圍（177。該工藝要求甲醇中含乙醇極少(l00ppm，愈低愈好，避免乙醇與一氧化碳合成丙酸而影響醋酸的質(zhì)量)。但它畢竟是高能耗產(chǎn)品、如何進一步降低其單位產(chǎn)品能耗，始終是技術進步要執(zhí)著探求的首要課題。顯然，在追求降低甲醇生產(chǎn)總能耗的同時對降低精餾的能耗亦不容忽視。3) 設備的設計與改造甲醇精餾系統(tǒng)傳統(tǒng)設計均為板式塔。對于甲醇生產(chǎn)的設備相關研究正在開展，也可見到一些相關報導。預精餾部分除了對粗甲醇進行萃取精餾脫出某些烷烴的作用之外，另外的還可以脫除二甲醚，和其它輕組分有機雜質(zhì)。甲醇是重要基礎有機化工原料。一塔流程多用于燃料級甲醇，其它幾種流程多用于生產(chǎn)精甲醇。 (3) 單塔流程描述單塔流程(見圖12)為粗甲醇產(chǎn)品經(jīng)過一個塔就可以采出產(chǎn)品。現(xiàn)粗甲醇精餾方法，除引進的和國產(chǎn)化的魯奇流程外，其余均采用雙塔常壓精餾工藝。盡管國內(nèi)粗甲醇的生產(chǎn)多樣，粗甲醇的質(zhì)量也有較大差異，但經(jīng)雙塔精餾后精甲醇的質(zhì)量，除去乙醇含量之外，基本能達到國內(nèi)一級品標準，已能較廣泛地滿足甲醇的用途。從國內(nèi)雙塔常壓精餾現(xiàn)狀來看，能耗較高，以及精甲醇中乙醇含量較高，是兩個比較突出的問題。預塔塔底的甲醇由預后泵經(jīng)預熱器預熱后進入加壓塔，加壓塔塔頂出來的醇氣體進入常壓塔再沸器冷凝，同時為常壓塔提供熱量。(6) 甲醇精餾四塔工藝流程 ’ 甲醇精餾四塔工藝流程見圖 15甲醇精餾工藝的四塔流程四塔流程包含精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔和甲醇回收塔。在甲醇精餾流程的選擇上，往往以規(guī)模的大小來確定裝置。無論是二塔還是三塔流程，其預塔的作用都是除去溶解在粗甲醇中的氣體及低沸點雜質(zhì)等，其它塔的作用是脫除甲醇中的水和重組分。 三塔精餾系統(tǒng)的優(yōu)點 1） 產(chǎn)品質(zhì)量高 雙塔精餾生產(chǎn)的精甲醇產(chǎn)品中乙醇和有機物雜質(zhì)含量只能控制在一定范圍，根據(jù)粗甲醇質(zhì)量的不同，精甲醇中乙醇的含量約為100~600mg／kg；三塔精餾生產(chǎn)的精甲醇質(zhì)量一般能夠達到美國AA級標準，10 5左右。按噸精甲醇消耗計， ～ t ， ～ t ；循環(huán)水三塔精餾為60 ~80 m3，兩塔精餾為 150 ~180 m3。1) 進料狀態(tài)精餾塔的進料(含水甲醇)：當進料狀況發(fā)生變化(回流比、塔頂精餾產(chǎn)物的組成固定)時，這直接影響到提餾段回流量的改變。最終反映在塔的分離效率上，是重要的操作參數(shù)之一。當塔的負荷較低時，可以取較低的回流比比較經(jīng)濟，為保證精甲醇的質(zhì)量，精餾段靈敏板的溫度可以控制的略低；反之，則增大回流比，在照顧精甲醇質(zhì)量的同時，為保持塔釜溫度，靈敏板溫度可控制略高。3) 進料量和組成甲醇精餾塔進科量和組成改變時，都會破壞塔內(nèi)物料平衡和氣液平衡，引起塔溫的波動，如不及時調(diào)節(jié)，將會導致精甲醇的質(zhì)量不合格或者增加甲醇的損失。不論是其中甲醇濃度增加或降低，都會造成塔內(nèi)物料不平衡，形成輕組分下降或重組分上升，引起塔釜溫度降低或塔項溫度升高，加大了甲醇損失或降低了精甲醇的質(zhì)量。 本課題來源及思路近幾年，全球甲醇需求量不斷上升，2000年全球甲醇生產(chǎn)能力為3803萬噸，需求量為3020萬噸，預計到2005年產(chǎn)能將達4294萬噸，需求量為3481萬噸；到2010年，世界甲醇產(chǎn)能將達5099萬噸，需求量為4226萬噸。本論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：1) 建立單元操作模型，根據(jù)甲醇物系的特點，選擇合適的熱力學方程并根據(jù)實際情況進行修改，利用流程模擬軟件Aspen，實現(xiàn)對甲醇精餾系統(tǒng)的全流程模擬，建立物料平衡和能量平衡，確定各主要設備的操作參數(shù)。第二章 物料衡算原料為粗甲醇，成份及含量如下表： 成分含量（wt%）N2和ArCO2CH3OHCH3OCH3C2H5OHC4H9OH 入料： 表25組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O組分量（Kg/h）進料各物料的質(zhì)量分數(shù)：表26組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）塔頂出料的質(zhì)量分數(shù)： 甲醇； 100%塔釜出料的質(zhì)量分數(shù)：表27組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）以甲醇為關鍵組分進行物料衡算F = D + W F XF = W XW + D XD 帶入數(shù)據(jù)可得， = D + W ①% =W%+D100% ②則計算可得D = （Kg/h） Kg/h塔釜出料 W = – = (Kg/h)塔釜出料：表28組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O組分量（Kg/h） 常壓塔物料衡算 加壓塔塔釜出料即為常壓塔進料常壓塔塔頂出料的質(zhì)量分數(shù)： 甲醇； 100%常壓塔塔釜出料的質(zhì)量分數(shù)： 水； 100%常壓塔側線出料的質(zhì)量分數(shù): 表29組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）因為 V’YS+1 =L’XS+D1XD1+D2XD2 V’=L’+D1+D2 以甲醇為關鍵組分進行物料衡算 =L’0%+D1100%+D2% ③ = L’+D1+D2 ④以水為關鍵組分進行物料衡算 =L’100%+D10%+D2% ⑤聯(lián)立 ③④⑤計算可得 D2= (Kg/h) D1= (Kg/h) L’= (Kg/h)常壓塔塔頂出料 ： 甲醇； Kg/h常壓塔塔釜出料 ： 水； Kg/h常壓塔側線出料 : 表210組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O組分量（Kg/h） 回收塔物料衡算 常壓塔側線出料即為回收塔進料回收塔塔頂出料的質(zhì)量分數(shù)： 甲醇； 100%回收塔塔釜出料的質(zhì)量分數(shù)：表211組分C2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）回收塔側線出料的質(zhì)量分數(shù): 表212組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）因為 V’YS+1 =L’XS+D1XD1+D2XD2 V’=L’+D1+D2 以甲醇為關鍵組分進行物料衡算 =L’0%+D1100%+D2% ⑥ = L’+D1+D2 ⑦ 以水為關鍵組分進行物料衡算 =L’%+D10%+D2% ⑧ 聯(lián)立 ⑥ ⑦ ⑧ 計算可得 D2= (Kg/h) D1= (Kg/h) L’= (Kg/h)回收塔塔頂出料 ： 甲醇 Kg/h回收塔塔釜出料 ：表213組分C2H5OH