【正文】 下了一定的基礎(chǔ)。即可發(fā)生氧化反應(yīng)、氨化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、羰基化反應(yīng)、鹵化反應(yīng)等多種化學(xué)反應(yīng) ，甲醇生產(chǎn)越來(lái)越受到重視。 仔細(xì)研究工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)后，查閱相關(guān)資料，選擇了甲醇精餾的工藝流程。 關(guān)鍵詞 ： 甲醇；精餾；工藝設(shè)計(jì) 目 錄 一、緒論 .................................................................. 6 甲醇的性質(zhì)及用途 ...................................................... 6 甲醇的物理性質(zhì) .................................................. 6 甲醇的化學(xué)性質(zhì) .................................................. 6 甲醇的用途 ...................................................... 7 甲醇的生產(chǎn)方法及工藝流程 .............................................. 7 原料來(lái)源 ......................................................... 7 甲醇的生產(chǎn)方法 ................................................... 7 工藝流程 ......................................................... 8 國(guó)內(nèi)外甲醇生產(chǎn)概況 ....................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 操作線方程的確定 ................................................ 13 理論板數(shù)的確定 .................................................. 15 全塔效率 TE ..................................................... 16 實(shí)際塔板數(shù) ...................................................... 16 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù) ....................................... 17 操作壓力計(jì)算 .................................................... 17 操作溫度計(jì)算 .................................................... 17 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ................................................ 17 平均密度計(jì)算 .................................................... 18 液體平均表面張力計(jì)算 ............................................ 20 液體平均粘度計(jì)算 .............................................. 20 精餾段塔體工藝計(jì)算 ................................................... 21 精餾段塔徑計(jì)算 .................................................. 21 塔高的確定 ...................................................... 23 殼體、封頭尺寸的選擇 ............................................ 23 塔板形式的選擇 .................................................. 24 溢流堰的設(shè)計(jì) .................................................... 24 塔板上篩孔的布置 ................................................ 26 流體力學(xué)驗(yàn)算 ......................................................... 28 塔板 壓降 ........................................................ 28 液沫夾帶、漏液、液泛的驗(yàn)證 ...................................... 29 流體力學(xué)驗(yàn)算 ......................................................... 33 塔板壓降 ........................................................ 33 液沫夾帶、漏液、液泛的驗(yàn)證 .......................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 甲醇為無(wú)色液體，易燃，爆炸極限 %~%（體積）。甲醇作為一種用途廣泛的有機(jī)化工產(chǎn)品，同時(shí)也是一種重要的基本有機(jī)化工原料。它相關(guān)的部分物理性質(zhì)如表 11。即可發(fā)生氧化反應(yīng)、氨化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、羰基化反應(yīng)、鹵化反應(yīng)等多種化學(xué)反應(yīng)。甲醇和燃料油相比是一類廉價(jià)、辛烷值高（高達(dá) 110）、熱效率高、對(duì)環(huán)境的污染小的液體燃料。 甲醇的生產(chǎn)方法及工藝流程 合成甲醇的原料主要有三種：一是以天然氣為原料蒸汽轉(zhuǎn)化法，二是以煤為原料煤氣化法，三是重油部分（石腦油、重油、渣油等）部分氧化法。 高壓法： (1 9 .6 2 9 .4MPa MPa? )是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度 360 400? ℃ ，壓力 1 9 .6 2 9 .4MPa MPa? 高壓法由于原料和動(dòng)力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大。 中壓法 ： ~ ，隨著甲醇工業(yè)的大型化，若采用低壓法勢(shì)必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備較大，因此在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。 （ 1） 銅基催化劑合成粗甲醇的單塔精餾 由于催化劑為銅基催化劑，較使用鋅鉻催化劑得到的粗甲醇產(chǎn)品中的還原性雜質(zhì)的含量大大的減少，特別是二甲醚的含量幾十倍的降低了，因此在取消了化學(xué)凈化步驟的同時(shí)，甚至可以將甲醇 水 重組分在一個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行分離，這樣就可以獲得一般工業(yè)上所需要的精甲醇。第一塔為預(yù)精餾塔，第二塔為主精餾，兩者的再沸器的熱源都是來(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī) 驅(qū)動(dòng)透平排出的低壓蒸汽。 主精餾塔主要除去重組分，其中包括了水、乙醇和高級(jí)醇等，同時(shí)得到符合要求的精甲醇。 圖 11雙塔精餾工藝流程圖 （ 3） 銅基催化劑合成粗甲醇的三塔 精餾過(guò)程對(duì)能量的消耗很大，而且對(duì)熱能的利用率也很低，所以精餾工序的節(jié)能又很多潛力可以發(fā)展。 粗甲醇在槽內(nèi)加入堿液進(jìn)行中和進(jìn)再沸器加熱，然后進(jìn)入預(yù)塔，然后進(jìn)入預(yù)塔，在預(yù)塔頂分離出輕組分，塔釜液由預(yù)塔的塔釜送至加壓塔。 可見(jiàn)，對(duì)于三塔精餾過(guò)程，兩個(gè)主精餾的塔板數(shù)總和比雙塔精餾主塔的塔板數(shù)增多了很多，自然而然分離的效率提高了很多，但能量的消耗反而降低了。/)()1(/????????????????? （ 2） 求操作線方程 精餾段操作線方程為 ： 7 6 8 . 3 6 6 6 3 5 . 0 1 3 0 . 9 6 5 0 . 5 4 8 0 . 4 3 71 4 0 3 . 3 7 9 1 4 0 3 . 3 7 9DLDy x x x xVV? ? ? ? ? ? ? 提餾段操作線方程為 ： 0 0 39。39。oconenell ）對(duì)全塔效率進(jìn)行估算 ： 在溫度下查得相應(yīng)黏度及用公式 LiiL x ?? lglg ?? 計(jì)算黏度 ，表 23 表 23 全塔液體的平均粘度： ? ? ? ? sm P aWDFDLDLm ???????? 2 9 8 ???? 全塔效率： ? ? ? ? % ?????? ??LTE ?? 式中： TE —— 全塔效率； ? —— 塔頂、塔底平均溫度下相對(duì)揮發(fā)度； l? —— 進(jìn)料液在塔頂、塔底平均溫度下的粘度，單位：厘泊（ cP ）（法定計(jì)量單位為： aPs? ） 精餾段實(shí)際板數(shù)： 4 / 0 .5 0 0 8 8N ??精 塊 溫度 ℃ smPaOHCH ?/3? 溫度 ℃ smPaOH ?/2? 20 60 40 70 60 80 80 90 100 100 溫度 ℃ 質(zhì)量分?jǐn)?shù) x smPaOHCH ?/3? smPaOH ?/2? smPa?/液? 66 82 105 提餾段實(shí)際板數(shù)： 5 / 0 .5 0 0 8 1 0N ??提 塊 ==T實(shí) 際 總 塔 板 數(shù) ： N 8 + 1 0 1 8 塊 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù) 塔頂操作壓力： k P aPD 0 0 1 ??? 每層塔板壓降： kPa?? 進(jìn)料板壓力： 10 7. 3 0. 7 8 11 2. 9FP k P a? ? ? ? = 10 7. 3 18 0. 7 = 11 9. 9 kp aWP ??塔 底 壓 力 ： 精餾段平均壓力： ? ?1 0 7 . 3 1 1 4 . 5 / 2 1 1 0 . 9mP k P a? ? ? 提餾段平均壓力： (1 1 4 . 5 1 1 7 . 3 ) / 2 1 1 5 . 9mP K P a? ? ? 操作溫度計(jì)算 塔頂溫度： 66DtC?? 進(jìn)料板溫度： 82FtC?? 塔底溫度： 105wtC?? 精餾段的平均溫度： (6 6 8 2 ) / 2 7 4m ?? ? ? 提餾段的平均溫度： (8 2 1 0 5 ) / 2 9 3 .5mtC?? ? ? 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 1 ?? ,查相平衡曲線得 : 1 ? 0. 96 5 32 ( 1 0. 96 5 ) 18 31 .5 1 /V D MM k g k m ol? ? ? ? ? ? k m o lkgM L D M /)( ?????? 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 相平衡曲線得 : ? ?? ?3 . 0 6 4 3 . 0 6 4 0 . 6 2 8 0 . 8 3 81 2 . 0 6 4 1 2 . 0 6 4 0 . 6 2 80 . 8 3 8 3 2 1 0 . 8 3 8 1 8 2 9 . 7 3 2 /0 . 6 2 8 3 2 1 0 . 6 2 8 1 8 2 6 . 7 9 2 /FVFML F MxyxM k g k m o lM k g k m o l?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 塔底平均摩爾質(zhì)量： 由相平衡曲線得： ? ?? ?3 . 0 6 4 3 . 0 6 4 0 . 0 1 7 0 . 0 5 0 31 2 . 0 6 4 1 2 . 0 6 4 0 . 0 1 70 . 0 1 7 3 2 1 0 . 0 1 7 1 8 1 8 . 2 3 8 /0 . 0 5 0 3 3 2 1 0 . 0 5 0 3 1 8 1 8 . 7 0 4 2 /WV W ML W MxyxM k g k m o lM k g k m o l?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 精餾段平均摩爾質(zhì)量： k m o lkgM k m o lkgM LMVM /)( /)( ??? ??? 提餾段平均摩爾質(zhì)量： k m o lkgM k m o lkgM LMVM /)( /)( ??? ??? 精餾段氣相平均密度計(jì)算 由理想 氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即： 3/)2 7 374(3 1 6 2 1 0 mkgRTMPmVmDVM ??? ???? 提餾段氣相平均密度計(jì)算 由理想 氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即： 3/)( mkgRTMP mVmDVM ??? ???? 液相平均密度計(jì)算 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由 66Dt ? ℃ ，通過(guò)物性數(shù)據(jù)軟件查得： 3 37 5 3 .9 9 /CH O H kg m? ? 2 /HO kg m? ? 31 / / ( 1 ) / D m k g m? ???? 進(jìn)料板液相平均密