【正文】 hd 與液體流過降液管相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m u39。精餾塔設(shè)計中， 選用的篩板塔，篩板塔 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，處理能力大，塔板效率高，壓降較低 。 參考文獻 .....................................................................................................................................41 附錄 A ...........................................................................................................................................33 附錄 B ...........................................................................................................................................43 年產(chǎn) 3 萬噸甲醇精餾工藝設(shè)計 摘要 ： 通過本課題的設(shè)計了解甲醇精餾的 發(fā)展歷程和廢甲醇的回收利用， 把廢甲醇轉(zhuǎn)化成能源，進行充分利用變廢為寶、化害為利，既節(jié)約了自然資源和能源，又達到了生產(chǎn)創(chuàng)利的目的，本設(shè)計 主要介紹 了 甲醇精餾工藝。 年產(chǎn) 3 萬噸甲醇精餾工藝設(shè)計 The Design of Single Tower Distillation Process 30kt/a Methanol 目錄 摘要 ............................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。由于廢 甲醇中含有多種有機雜質(zhì)和水分，需要精制。篩板塔工藝設(shè)計中計算結(jié)果如下， 實際塔板數(shù)為 32，精餾段 13 塊板，提餾段19塊板。0 液體通過降液管底隙的速度， m/s hf 塔板上鼓泡高度， m Vs 氣體體積流量， m3/s h1 與板上液層阻力相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m 液柱 Wc 邊緣無效區(qū)寬度， m hL 板上清液層高度， m Wd 弓形降液管寬度， m h0 降液管的底隙高度， m Ws 破沫區(qū)寬度， m hOW 堰上液層高度， m Z 板式塔的有效高度， m IV 希臘字母 β 充 氣系數(shù)，無因次 δ 篩板厚度， m θ 液體在降液管內(nèi)停留時間， s μ 粘度， mPa/s ρ 密度， kg/m3 б 表面張力， N/m Ф 開孔率，無因次 1 引 言 甲醇是極為重要的有機化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。并開展了這方面的工作。我國的甲醇工業(yè)發(fā)展是伴隨著能源與美化工工業(yè)的發(fā)展而崛起的。精制過程包括精餾與預(yù)處理固體顆粒。對甲醇純度的要求很高。甲醇的消耗量也逐漸增大， 80年代以來，世界的甲醇總需求量增長很快，平均年增長率約 8%。甲醇廢水回收的重要意義在于利用技改方式把它轉(zhuǎn)化成能源，進行充分利用變廢為寶、化害為利，既節(jié)約了自然資源和能源，又達到了生產(chǎn)創(chuàng)利的目的，真正實現(xiàn)了社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益的統(tǒng)一，為同類行業(yè)生產(chǎn)廢水的綜合利用提供了可行的實踐經(jīng)驗。甲醇又名木醇，木酒精，甲基氫氧化物，是一種最簡單的飽和醇。 也是一種新型的清潔能源 。 作為新一代燃料， 甲醇是一種 易燃易揮發(fā)的無色透明液體，具有與傳統(tǒng)液體燃料極為相近的燃燒性能，辛烷值高，抗爆性能好，產(chǎn)品的運輸、儲存、分裝加注和使用也與汽油、柴油燃料極 3 為相似。 甲醇工業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀 甲醇的消費量 80年代以來，世界的甲醇總需求量增長很快，平均年增長率約 8%。 世界甲醇工業(yè)的發(fā)展 甲醇裝置正向大型化發(fā)展，國外一共有甲醇生產(chǎn)裝置進 110 套，每套的年平均生產(chǎn)能力都超過 ，年總達到了 64Mt，在其中年生產(chǎn)能力超過 的裝置近 32 套，總生產(chǎn)能力約為 30Mt，目前正建設(shè)的大型裝置的總生產(chǎn)能力可達 26Mt。特別是近年來，由于國際油價的節(jié)節(jié)攀升，煤化工工業(yè)對發(fā)揮我國豐富的煤炭 資源優(yōu)勢，以此補充我國油氣資源的不足與滿足對化工產(chǎn)品的需求，保障能源安全，推動煤炭清潔利用，促進我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。 4 甲醇精餾的方法 物理 精餾方法，就是利用甲醇、水、有機物雜質(zhì)的揮發(fā)度不同、沸點不同，通過精餾方法將雜質(zhì)、水、甲醇進行分離。所以必須采取化學(xué)方法進行預(yù)處理。若將氣相混合蒸汽再部分冷凝下來，將冷凝液再加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離，則所得氣相冷凝液中的低沸點組分又高于原氣相冷凝液。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。 首先，雙塔精餾流程簡單、操作方便和運行穩(wěn)定，產(chǎn)量大。這樣，在同等的生產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負荷，并且常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧訜嵩?，所以，三塔精餾既節(jié)約蒸汽，又節(jié)省冷卻水。回收塔設(shè)有側(cè)線抽出， 主要抽出物為高沸點醇類，以保證回收塔塔頂精甲醇質(zhì)量和塔底廢水中總醇含量要求，塔底廢水送生化處理。 流程簡單、操作方便、運行穩(wěn)定。 圖 甲醇 精餾工藝的單塔流程 單塔精餾工藝流程圖，本設(shè)計精餾工段為分離甲醇－水混合物。進料在此處與精餾段的回流匯合，再逐層下流而入蒸餾釜中。一部分蒸汽在此冷凝所得液體送回塔頂做為回流，其余部分蒸汽則進入冷凝冷卻器 E0105，在此將蒸汽全部冷凝并將餾出液冷卻，餾出液經(jīng)觀測罩流入貯槽 V0103。能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。目前從國內(nèi)外實際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。 ⑷ 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 近些年來采用大孔徑的篩板可以避免堵塞，而且由于氣速提高，生產(chǎn)能力大大增加。39。 查的甲醇和水的臨界溫度分別為： TC甲醇 ＝ TC 水 ＝ 對于甲醇： 1 ??rT 6 5 8 1 3 3 72 ??rT ∴ )/ mo lkJHmV （）（甲醇 ?????? 對于水： 5 7 6 2 ??rT 5 2 1 4 3 72 ??rT ∴ )/( )( mo lkJHmV ＝）－－（℃ ??? 由此可計算進入塔頂冷凝器蒸氣的熱量為： )/(104 88 )(1 65 . 39)()1()(6039。 由設(shè)計條件知： QL＝ 5%QV＝ ∴ QF＋ ＝ QD＋ QW＋ QW’ 式中 QF—— 進料帶入系統(tǒng)的熱量； QV—— 加熱蒸汽帶入系統(tǒng)的熱量； QD—— 餾出液帶出系統(tǒng)的熱量； QW—— 釜殘液帶出系統(tǒng)的熱量； QF QW’ QD QL QW QV 11 QW’ —— 冷卻水帶出系統(tǒng)的熱量； QL—— 熱損失。 回流比及塔板數(shù)的確定 求最小回流比及操作回流比 （ 1）相對揮發(fā)度的求取 由)1( )1( AA AA yx yx????，再根據(jù)表 1[8]數(shù) 據(jù)可得到不同溫度下的揮發(fā)度，見表 表 溫度 /℃ 液相中甲醇摩爾分數(shù) x 氣相中甲醇摩爾分數(shù) y 溫度/℃ 液相中甲醇摩爾分數(shù) x 氣相中甲醇摩爾分數(shù) y 100 表 溫度 /℃ 揮發(fā)度 溫度 /℃ 揮發(fā)度 78 66 所以 ???? ???? m （ 2）求最小回流比及操作回流比 泡點進料： ?? Fq xx 14 68 32 )(1 32 )1(1 ???? ????? Fm Fmq xxy ?? 故最小回流比為 minR = Dqqqxyyx?? = ??? 取操作回流比為 R=2 minR =2?= （ 3）求精餾塔的氣、液相負荷 /h1 0 5 . 8 1 k m o l=5 9 . 5 8 1 . 7 7 6=RD=L ? /h16 5. 39 kmo l=59 . 58 2. 77 6=1) D+(R=V ? h2 9 0 . 5 k m o l/=1 8 4 . 6 9+1 0 5 . 8 1=F+L= L39。39。 表 板號 1 2 3 4 5 6 7 8 y x ≤ xF 板號 9 10 11 12 13 14 y x ≤xW 精餾塔的理論塔板數(shù)為 TN =14（包括再沸器） 進料 板位置 7?FN 實際板層數(shù)的求取 （ 1） 精餾段和提餾段的相對揮發(fā)度 根據(jù)表 2，用內(nèi)插法求得 ?F? ?D? ?w? 則精餾段的平均揮發(fā)度 ???? FD ??? 精 提餾段的平均揮發(fā)度 ???? FW ??? 提 （ 2）全塔效率 ET 和實際塔板數(shù) 全塔效率可用奧爾康公式： )( ?? LTE ?? 計算 所以精餾段 4 7 )3 4 5 ( ???? ?TE 提餾段 4 2 1 )3 2 3 ( ???? ?TE 16 精餾段實際板層數(shù) 131 2 . 7 44 7 6 ???? TTENN 精塊 提餾段實際板層數(shù) 9188 . 91 839。 3????? ? 史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，圖的橫坐標為 由m ax LVVuC????? 式中的 C 由式 20 ()20LCC??計算，其中 20C 由 6 0 3 6 0 2/12/1 ??????????????????VLhhVL ?? 取板間距， HT=，板上清液層高度 hL=，則 HThL= m 由史密斯關(guān)聯(lián)圖，得知 C20= 氣體負荷因子 20 ?????????C smu / 908 m a x ???s 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u== = muVD S 8 1 ????? ? 按標準塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 At=11= m 2 實際空塔氣速為 22 smu /4 9 8 1 7 ?? u/umax=(安全系數(shù)在充許的范圍內(nèi)，符全設(shè)計要求 ) 精餾塔有效高度的計算 精餾段有效高度為 )113(1 ?????? THNZ 提餾段有效高度為 )119(1 ?????? THNZ 在進料板上方開一人孔，其高度為： 故精餾塔的有效高度為 ??????? ZZZ 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計算 因塔徑 D＝ ，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。03600hWLh lu? 精餾段和提餾段降液管下端與塔板間出口處的液體流速分別取 smu /39。 50Wh mm? 。精餾段和提餾段一致。 24 塔板布置 (1)塔板的分塊 因 mmD 800? ，故塔板采用分塊板。 ? 精餾段： mh 0 2 3 6 0 0 3 6 0 00 0 01 ??? ?? mmhh W 2 6 2 3 5 0 ????? 故降液管底隙高度設(shè)計合理。 提餾段： T3600 fhAHL? ? ss 6 0 00 0 5 2 6 0 0 ??? ??? 故降液管設(shè)計合理。 ???? TTENN 提塊 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 操作壓力 塔頂操作壓力 P kPa?