【正文】 1求操作負(fù)荷系數(shù)C精餾段功能參數(shù)：()=() =塔板間有效高度H0=HTHL ==由此查Smith圖得C20=℃時(shí)，甲醇的表面張力為： N/cm 水的表面張力為： N/cm精餾段甲醇水溶液的平均組成為：甲醇：(+)= wt則含水為：= wt所以表面張力：σ=+ = N/cm所以常數(shù)：C===2最大流速UmaxUmax=C==U適===3求塔徑D D=== (2)提餾段1求操作負(fù)荷系數(shù)C 提餾段功能參數(shù)：（）1/2=()1/2=查斯密斯圖得C20=℃時(shí)，甲醇表面張力為： N/cm水的表面張力為： N/cm提餾段甲醇水混合平均組成：甲醇：(+)=水：=平均表面張力： =+= N/cm所以常數(shù)：C===求提餾段U’maxmax=C==適===求塔徑===對全塔，取塔徑D= m(1)溢流堰設(shè)計(jì)塔板上的堰是為了保持塔板上有一定的清液層高度，若過高則霧沫夾帶嚴(yán)重，過低氣液接觸時(shí)間短，都會(huì)降低板效。表311 精餾段熱量平衡表帶入熱量：kJ/h帶出熱量：kJ/h加壓塔來的甲醇：采出熱量精甲醇：塔底供熱：內(nèi)回流：g內(nèi)(+)內(nèi)回流：g內(nèi)()總?cè)霟幔?總出熱：+所以：總?cè)霟?總出熱所以：+=+所以：g內(nèi)=。由預(yù)熱熱量衡算可知：==58915065kJ/h = =++ =4380863 kcal/h=18312006 kJ/h =5891506518312006 =40603059 kJ/h(5)冷卻水用量物料帶入熱與物料帶出熱之差，所余熱量用水冷卻?！妗娣序v，故以氣體形式存在于粗甲醇中，受熱時(shí)解吸，無相變，故不考慮相變。℃= kJ/kg℃==表35 預(yù)塔進(jìn)料物料量 甲醇 水 堿 二甲醚 異丁醇 高級(jí)醇 合計(jì)kg/h 粗甲醇 堿液 軟水 合計(jì) 出料：塔底：甲醇：塔底水：粗甲醇含水： 堿液帶水 ：98%= 補(bǔ)加軟水 ： 合計(jì) ：塔底異丁醇及高沸物：塔頂二甲醚及低沸物：預(yù)塔出料如表36所示。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過物料衡算，可以得知進(jìn)入控制體的物料質(zhì)量和組成與離開控制體的物料質(zhì)量和組成之間的關(guān)系。當(dāng)甲醇外運(yùn)時(shí)，啟動(dòng)精甲醇泵，將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺(tái)，通過火車鶴管進(jìn)入火車槽車，通過汽車鶴管進(jìn)入汽車槽車。甲醇精餾系統(tǒng)各塔排出的不凝氣去燃料氣系統(tǒng)。常壓塔再沸器（E0107）以加壓精餾塔（T0102）塔頂出來的甲醇?xì)庾鳛闊嵩?。綜合比較上面四種塔，和我們目前的生產(chǎn)狀況以及國內(nèi)的生產(chǎn)情況，我們選擇新型垂直篩板塔是最優(yōu)選擇，目前該塔被廣泛使用，該塔傳質(zhì)效率高，傳質(zhì)空間利用率好，處理能力大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單可靠，投資小，板液面梯度小，液面橫向混合好無流動(dòng)傳質(zhì)死區(qū)。塔總高一般為浮閥塔的一半。該類型塔板效率高，操作彈性大，操作適應(yīng)性強(qiáng)，單位面積生產(chǎn)能力大，造價(jià)較低。其各自結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)如下：（1）泡罩塔 泡罩塔十多層板式塔，每層塔板上裝有一個(gè)活多個(gè)炮罩。本設(shè)計(jì)中甲醇產(chǎn)量為20萬t/a，遠(yuǎn)大于5萬t/a，綜合考慮各項(xiàng)因素，所以設(shè)計(jì)采用三塔精餾工藝。由于雙塔精餾具有流程簡單,運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn),所以在操作上較三塔精餾要方便簡單。三塔精餾與雙塔精餾在產(chǎn)品質(zhì)量上最大的不同是三塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量低，一般小于50106,而雙塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量為400106～500106，%，含有的有機(jī)雜質(zhì)相對較少。這樣，在同等的生產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負(fù)荷，并目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。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。脫除低沸點(diǎn)組分后，采用加壓精餾的方法，提高甲醇?xì)怏w分壓與沸點(diǎn)，減少甲醇的氣相揮發(fā)，從而提高了甲醇的收率。對企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。%以上的符合國家指標(biāo)的精甲醇產(chǎn)品。雙塔精餾工藝流程見下圖。顯然，單塔流程對節(jié)約投資和減少熱能損耗都是有利的。粗甲醇生產(chǎn)中的副反應(yīng)減少和雜質(zhì)的降低，此工藝流程己經(jīng)很少采用。 甲醇精餾按工藝主要分為三種：雙塔精餾工藝技術(shù)、帶有高錳酸鉀反應(yīng)單塔的精餾工藝技術(shù)和三塔精餾工藝技術(shù)。本產(chǎn)品（精甲醇）執(zhí)行國家《GB338—92》標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)見下表表11 國家標(biāo)準(zhǔn)甲醇《GB338—92》6項(xiàng) 目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品色度（鉑—鈷），號(hào) ≤510密度（200C），g/cm3～～溫度范圍(0℃,101325Pa)，℃沸程（177。其中生產(chǎn)能力為30萬噸甲醇，堿液年耗量較高。 設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)湖南師范大學(xué)下達(dá)的任務(wù)書，設(shè)計(jì)題目為以煤為原料生產(chǎn)甲醇的粗甲醇精餾工段的設(shè)計(jì)（年產(chǎn)30萬噸）。因低沸點(diǎn)組分易于氣化，則所得氣相中低沸點(diǎn)組分含量高于液相中的含量，而液相中高沸點(diǎn)組分含量，較氣相中高。在有甲醇蒸汽的現(xiàn)場短時(shí)間工作時(shí)，要配戴防毒面具、橡皮手套、防護(hù)眼鏡等安全用具。甲醇經(jīng)呼吸道、胃腸道和皮膚吸收可致人中毒。甲醇燃燒時(shí)無煙，火焰呈藍(lán)色。 盡管我國已成為最主要的甲醇生產(chǎn)國，但目前國內(nèi)甲醇生產(chǎn)企業(yè)還屬內(nèi)向型企業(yè)，產(chǎn)品幾乎全部面向國內(nèi)市場，建設(shè)項(xiàng)目的市場分析和決策幾乎也全部依賴于國內(nèi)市場，出口量微乎其微，根本無暇顧及到國際市場上的需求和變化。這對于動(dòng)轍投資上百億元的甲醇及下游產(chǎn)品項(xiàng)目來說，無疑加大了融資難度和投資風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從中東、中南美洲和澳洲地區(qū)將甲醇運(yùn)到亞洲主港地每噸產(chǎn)品的運(yùn)費(fèi)只有25美元左右，運(yùn)輸費(fèi)用較低。許多業(yè)內(nèi)專家都向記者提到了國內(nèi)甲醇生產(chǎn)的一個(gè)先天不足：我國甲醇生產(chǎn)所需原料煤炭、天然氣主要集中在經(jīng)濟(jì)較落后、交通不便的西部，而我國甲醇市場消費(fèi)中心在華東和華南地區(qū)。我國小型聯(lián)醇裝置每噸產(chǎn)品耗能則高達(dá)70吉焦。2010年之前，國外甲醇以低價(jià)沖擊中國市場幾無懸念。而我國大部分甲醇生產(chǎn)以煤為原料，氣化裝置規(guī)模有限和占地面積大的先天缺陷制約著甲醇生產(chǎn)裝置向大型化發(fā)展。據(jù)石油和化工規(guī)劃院分析，目前國外天然氣產(chǎn)地在建的大型甲醇生產(chǎn)裝置成本只有60~80美元/噸。而以中東和中南美洲為代表的國外甲醇裝置普遍規(guī)模較大。據(jù)了解，我國有近200家甲醇生產(chǎn)企業(yè)，但其中10萬噸/年以上的裝置卻只占20%，最大的甲醇生產(chǎn)裝置產(chǎn)能也就是60萬噸/年，其余80%都是10萬噸/年以下的裝置。從我國能源結(jié)構(gòu)出發(fā)，甲醇由煤制的技術(shù)已經(jīng)成熟，近幾年由煤制甲醇的工藝已經(jīng)全面工業(yè)化生產(chǎn)，將來在我國甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蘊(yùn)藏著潛在的巨大市場。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇是比較好的人工合成蛋白的原料，蛋白轉(zhuǎn)化效率高，發(fā)酵速率快，安全無毒性，價(jià)格便宜。隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇又開辟了許多新的用途。醫(yī)藥的重要原料之一。 國內(nèi)外現(xiàn)狀我國目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但今年來發(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。這些都影響成本。這對產(chǎn)能規(guī)模小、單位產(chǎn)能投資較高的國內(nèi)大部分甲醇生產(chǎn)企業(yè)來講會(huì)壓力劇增。國外企業(yè)裝置規(guī)模大，公用設(shè)施分?jǐn)偼顿Y就少，且采用天然氣路線，單位產(chǎn)能投資大幅下降，成本競爭力大為增強(qiáng)。盡管近年來國際市場天然氣價(jià)格也在上漲，但國外甲醇生產(chǎn)企業(yè)依靠長期供應(yīng)協(xié)議將價(jià)格影響因素降至最低。國外大型甲醇裝置集中投產(chǎn)后，傳統(tǒng)的銷售渠道無法消化驟然增多的甲醇。以天然氣為原料生產(chǎn)的甲醇每噸產(chǎn)品能耗約為40吉焦，耗天然氣900～1150立方米，耗水16～20噸。而國外以天然氣為原料的大型甲醇裝置，基本屬于清潔生產(chǎn)，對環(huán)境影響較小，環(huán)保投入也相應(yīng)較小。而大甲醇裝置集中的中東和中南美洲地區(qū)，同時(shí)也是世界上天然氣資源最為豐富的地區(qū)，資源地和甲醇生產(chǎn)裝置與沿海地區(qū)距離較近，生產(chǎn)裝置緊靠甲醇裝運(yùn)碼頭，甲醇產(chǎn)品全部采用海路運(yùn)輸，運(yùn)輸方便。如果談到國內(nèi)甲醇生產(chǎn)的后天不足，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為主要是目前國內(nèi)甲醇裝置建設(shè)大多是獨(dú)資企業(yè)，少有合資合作。這樣便能有效解決融資問題，降低資金成本和投資風(fēng)險(xiǎn)，并在技術(shù)、原料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售等方面得到保證，最大限度地優(yōu)化各種生產(chǎn)要素，提高項(xiàng)目競爭力。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、明火或氧化劑易燃燒。試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。甲醇工業(yè)廢水經(jīng)處理才能排放，處理后的甲醇允許含量不應(yīng)大于200mg/L。其分離的原理如下：對于由沸點(diǎn)不同的組分組成的混合液，加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離。道最后制得接近純態(tài)的低沸點(diǎn)組分。 設(shè)計(jì)規(guī)模 以粗甲醇為生產(chǎn)原料，以物理方法，利用各組沸點(diǎn)的原理，并且多次運(yùn)用汽化和部分冷凝的方法，將粗甲醇中的水、副產(chǎn)品和少量雜質(zhì)除去，產(chǎn)出最終產(chǎn)品精甲醇。(20℃)，℃，℃，℃，℃，(100mmHg ℃)，%%(體積)。連續(xù)精餾操作中，原料液連續(xù)送到精餾塔內(nèi)，同時(shí)從塔頂和塔底連續(xù)得到產(chǎn)品（餾出液、釜底液），所以是一種定態(tài)操作過程。帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝技術(shù)僅在單醇生產(chǎn)中用鋅鉻為催化劑的產(chǎn)品中有應(yīng)用。，即采用了單塔流程精制粗甲醇，由于粗甲醇中不僅還原性雜質(zhì)的含量大大減少，而且二甲醚的含量幾十倍的降低，因此在取消化學(xué)凈化的同時(shí)，甚至可將預(yù)精餾及甲醇—水—重組分的分離在一臺(tái)主精餾塔內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，即所謂單塔流程，就能獲得一般工業(yè)上所需的精甲醇。國內(nèi)中、小甲醇廠大部分都選用雙塔精餾工藝傳統(tǒng)的主、預(yù)精餾塔幾乎都選用板式結(jié)構(gòu)。甲醇的精餾分2個(gè)階段：；后進(jìn)入主精餾塔，進(jìn)一步把高沸點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除，主要是水、異丁基油等。隨著生產(chǎn)的強(qiáng)化，不僅消耗大幅度上升，而且殘液中的甲醇含量也大大超過了工藝指標(biāo)。在該溫度下，幾乎所有的低沸點(diǎn)餾分都為氣相，不造成冷凝回流。生產(chǎn)中加壓塔和常壓塔同時(shí)采出精甲醇，常壓塔的再沸器熱量由加壓塔的塔頂氣提供，不需要外加熱源。三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在于三塔精餾采用了2臺(tái)主精餾塔(其中1臺(tái)是加壓塔)和1臺(tái)常壓塔，較雙塔流程多1臺(tái)加壓塔。（3）產(chǎn)品質(zhì)量。（5）操作方面。而雙塔精餾技術(shù)僅在生產(chǎn)規(guī)模低于5萬t/ a時(shí)具有一定得優(yōu)勢。目前常用的精餾塔主要有四種塔型：泡罩塔，浮閥塔，填料塔和新型垂直篩板塔。（2）浮閥塔 浮閥塔的塔板結(jié)構(gòu)與泡罩相似，致使浮閥代替了泡罩及其伸氣管。（3）填料塔 填料塔是在塔內(nèi)裝填新型高效填料，如不銹鋼網(wǎng)波紋填料，每米填料相當(dāng)5塊以上的理論板。該塔傳質(zhì)效率高，傳質(zhì)空間利用率好，處理能力大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單可靠，投資小，板液面梯度小，液面橫向混合好無流動(dòng)傳質(zhì)死區(qū)。加壓精餾塔（T0102）塔底釜液（，125℃）進(jìn)入常壓精餾塔（T0103），進(jìn)一步精餾。為防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳腐蝕設(shè)備，在預(yù)塔進(jìn)料泵（P0101A，B）后的粗甲醇溶液中配入適量的燒堿溶液，用來調(diào)節(jié)粗甲醇溶液的PH值。精甲醇貯槽為兩臺(tái)10000m3的固定頂貯罐，貯存量按15天產(chǎn)量計(jì)。物料衡算可以按需要，圍繞整個(gè)生產(chǎn)過程、生產(chǎn)過程的某一部分、單元操作、反應(yīng)過程、設(shè)備的某一部分或設(shè)備的微分單元進(jìn)行，這種為進(jìn)行物料衡算所取的生產(chǎn)過程中某一空間范圍稱為控制體。粗甲醇總量：300000%/(33024%)=%，質(zhì)量為：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=計(jì)算結(jié)果如表34所示表34 運(yùn)算結(jié)果組分 甲醇