【正文】 .........77 泵的類型、系列和型號的確定 .....................................................................78 軸封型式的確定 .............................................................................................79參考文獻 .........................................................................................................................80附錄 .................................................................................................................................81致謝 .................................................................................................................................821 總 論 概況 甲醇的用途目前，甲醇在有機合成工業(yè)中，是僅次于烯烴和芳烴的重要基礎有機原料。主要應用于精細化工，塑料等領域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機產品，也是農藥、醫(yī)藥的重要原料之一。我國目前甲醇的產量還較低，但近年來發(fā)展速度較快，近五年來甲醇的生產規(guī)模有了突飛猛進的發(fā)展。其中：M15(在汽油里添加 15％甲醇 )清潔甲醇汽油為車用燃料，分別應用于各種汽油發(fā)動機，可以在不改變現行發(fā)動機結構的條件下，替代成品汽油使用，并可與成品油混用。 甲醇精餾工藝技術比較工業(yè)上粗甲醇精餾的工藝流程，隨著粗甲醇合成方法不同而有差異，其精制過程的復雜程度有較大差別，但基本方法是一致的。近年來，由于催化劑、粗甲醇合成條件以及制取原料氣的改進，粗甲醇的精餾過程相應有較大的變更。雙塔精餾工藝技術由于具有投資少、建設周期短、操作簡單等優(yōu)點, 被我國眾多中、小甲醇生產企業(yè)所采用，尤其在聯(lián)醇裝置中得到了迅速推廣。精餾塔按內件可分為板式精餾塔和填料型精餾塔。企業(yè)選擇哪種精餾工藝技術,主要取決于企業(yè)甲醇實際生產能力、預期生產規(guī)模、甲醇市場行情, 以及企業(yè)的公用工程水、電、汽的富裕程度等。另外, 三塔精餾工藝在雙塔精餾裝置進行增產、降耗的技術改造中有比較廣闊的應用, 是企業(yè)擴大現有生產規(guī)模較經濟、有效的技術措施。填料型精餾塔工藝, 其核心設備主、預塔都選用新型填料型精餾塔, 塔內采用高效的、經特殊工藝處理的不銹鋼絲網波紋填料和配套的新型氣液分布器，該塔具備以下優(yōu)點：(1) 塔板效率高 　采用甲醇精餾專用不銹鋼絲網波紋填料, 空隙率0. 85 m 2/ m3 , 理論塔板數8～10塊/m , 經特殊工藝處理后, 具有優(yōu)良的傳質、傳熱性能和液體均布能力強等優(yōu)點。(3) 操作彈性大 　由于絲網填料具有的優(yōu)良傳質、傳熱性能,能迅速適應物料各種工藝參數的變化, 易于操作,控制手段簡單,穩(wěn)定區(qū)域大， 可保證系統(tǒng)有較大的彈性, 產品質量穩(wěn)定。甲醇精餾填料型三塔工藝技術和甲醇精餾專用絲網規(guī)整填料的成功開發(fā), 為眾多大、中型甲醇生產企業(yè)的增產、降耗提供了技術, 為企業(yè)大幅度降低甲醇生產成本、提高產品質量和擴大市場占有率提供了可能, 具有著明顯的經濟效益和社會效益。裝置工藝特點目前，總體來說甲醇精餾的工藝大體可分為兩塔工藝流程和三塔工藝流程，根據塔內件的不同可分為塔盤精餾、填料精餾和復合型精餾。精餾的主要設備是精餾塔，而塔的內件是實現氣液接觸和熱質傳遞的主要元件，常用的塔內件分塔盤和填料兩種。設計的甲醇精制采用的是規(guī)整填料精餾工藝技術，該技術的好壞取決于氣液接觸程度，即取決于液體在填料表面分布的均勻程度，氣體的分布較容易，液體分布均勻很難，故液體分布器是填料塔的一個關鍵部件，它是決定著填料塔的放大效應。 精餾的目的和原理和精餾塔的操作和調節(jié) 粗甲醇的組成與精制要求 甲醇合成不論采用鋅鉻催化劑或銅基催化劑，均受其選擇性的限制，且受合成條件壓力、溫度、合成氣組成的影響，在生產甲醇反應的同時，還伴隨著一系列副反應，其產品系主要由甲醇以及水、有機雜質等組成的混合溶液，故稱為粗甲醇。下表 12列出了粗甲醇中部分有機物，具有一定的代表性。顯然，精甲醇的質量和精制過程中的損耗，與粗甲醇的質量關系極大。 雖然各種雜質的含量不多，但正是由于這些雜質的超量存在，使得甲醇合成所得的粗甲醇不能直接用作有機化工的基礎原料。一般工業(yè)上出于對甲醇產品的要求，規(guī)定了精甲醇中含雜質量的指標。 工藝原理 液態(tài)物質的飽和蒸汽壓力隨溫度的升高而升高：在同一溫度下的平衡系統(tǒng)中，不同物質的飽和蒸汽壓力不同，飽和蒸汽壓力大的稱它揮發(fā)度大，反之稱它揮發(fā)度小，兩種物質飽和蒸汽壓力之比稱為相對揮發(fā)度。? 相對揮發(fā)度的含義是液相混合物中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分揮發(fā)度之比，對于理想溶液就是飽和蒸汽壓之比。 粗甲醇精餾就是根據粗甲醇中各種組分的沸點和相對揮發(fā)度的不同，在精餾塔內的熱質傳遞元件上，通過建立物料、熱量和汽液相平衡，在汽液相之間連續(xù)不斷地實現熱質的傳遞：在液相由上向下流動的過程中，由于塔內溫度由上到下連續(xù)升高，沸點低、易揮發(fā)的輕組分相對地從液相向汽相中擴散傳遞，而汽相在由下向上流動的過程中，由于溫度連續(xù)降低，沸點高、揮發(fā)度較低的重組分則相對地向液相中凝集傳遞，同時熱量從汽相向液相傳遞。iX 而道爾頓定律是指：在一定溫度下的平衡系統(tǒng)中，溶液表面上方的壓力等于汽相混合物中各組分的分壓之和，即： ??iP式中： 求和：? 氣相壓力；P 氣相中組分 i 的分壓。蒸餾操作系基于混合液中各組分在相同的溫度條件下具有不同的揮發(fā)度，當加熱至沸騰以后，將生成的蒸汽引出進行冷凝，其冷凝液組成與原來的混合液不同，其中易揮發(fā)組分的含量較前增加。 影響因素保持精餾裝置的物料平衡是精餾塔穩(wěn)態(tài)操作的必要條件。例如當回流比增大時，精餾段操作線斜率 變VL大，該段內傳質推動力增加，因此在一定的精餾段板數下餾出液組成變大。DxW回流比增加，使塔內上升蒸汽量及下降液體量均增加，若塔內氣液負荷超過允許值，則應減小原料液流量。當進料狀況（ 和 q）發(fā)生變化時，應適應改變進料位置。 精餾塔的產品質量控制和調節(jié)精餾塔的產品質量通常是指餾出液及釜殘液的組成達到規(guī)定值。但對高純度分離時，在塔頂（或塔底）相當一段高度內，溫度變化極小。因此生產上常用測量和控制靈敏板的溫度來保證產品的質量。表 13 甲醇的一般性質性 質 數 據密 度 (0℃)相對密度 沸 點 ～℃熔 點 ―℃閃 點 16℃(開口容器)，12℃（閉口容器）自 燃 點 473℃（空氣中） ，461℃（氧氣中）臨界溫度 240℃臨界壓力 105Pa()臨界體積 蒸 汽 壓 104Pa()(20℃ )熱 容 ～(g它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物質，因此，只有用特殊的方法才能制的完全無水的甲醇。1. 密度甲醇水溶液的密度，隨著溫度的降低而增加；在相同的溫度下，幾乎是隨著甲醇濃度的增加而均衡的減小，如表 16 所示。預精餾塔 C15501 頂部出來的氣相，首先進入預精餾塔一級冷凝器 E15506 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 ℃,冷卻下來的液體進入預精餾塔回流槽 T15501 中；從預精餾塔一級冷凝器 E15506 出來的氣體進入預精餾塔二級冷凝器 E15515 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃左右,冷凝下來的液體進入萃取槽 T15508 中，經工藝水萃取后，甲醇水溶液進入預精餾塔回流槽 T15501 中，萃取出來的物料去雜醇油罐；二級冷凝器中出來的帶有甲醇的不凝氣，進排放槽 T15506 中，用水洗滌其中的甲醇后，不凝氣去放空總管。為了防止粗甲醇中的酸性物質對管道和設備造成腐蝕，向粗甲醇中加入少量 5%左右的 NaOH 溶液，將粗甲醇的 PH 值控制在 ~8 左右。 常壓精餾系統(tǒng)加壓精餾塔釜液與加壓精餾塔的進料液在 E15513 中進行換熱后，進入常壓精餾塔 C15503 的下部，塔頂出來的甲醇蒸汽進入常壓精餾塔回流冷凝器 E15508 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷凝冷卻后，進常壓精餾塔回流槽 T15503 中，回流槽出來的液體經常壓精餾塔回流泵加壓后，一部分進常壓精餾塔頂作回流液用，其余作精甲醇去中間罐區(qū)。蒸汽冷凝液去 E15501。摩爾分率單位：%，由于輕餾分的平均分子沒法確定，因此通過對其它組分的摩爾分率計算推出輕餾分的摩爾分率。對于填料塔而言，塔頂空間即為第一層填料上線到塔頂切線的距離。因填料分三段，則需兩組液體分布器，確定液體分布器在塔內高度為，第二組高度為 ，其高度為 +=。裙式支座是由座圈、基礎環(huán)和地腳螺栓座組成。 h 的最小尺寸是由釜液出口管尺寸決定，H 則應按工藝條件確定。摩爾分率單位：%tW進料的摩爾流量 =?甲醇的摩爾分率 =（（87）/32）/= D=根據物料衡算方程 DF?? xx???計算出 = + =?進料溫度 （1000kPa） ℃，取泡點進料 q=1Ft ?Ft塔頂溫度為 ℃?D在 ℃溫度下，根據安托因公式計算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：Ft水的安托因常數為 A=，B=，C=。代入數據得，甲醇的飽和蒸汽壓 = kpa.?A回流比確定由甲醇水的平衡數據繪制 xy 圖用作圖法求最小回流比 minR由于進料為泡點進料 q=1，所以畫 q 線與平衡線交點，用交點坐標 x,y 求最小回流比圖 22 作圖法求最小回流比 ??BAP? ???操作回流比可取為最小回流比的 ～ 倍，所以取=?所以，回流比確定為 =??DRL+1=???FqL39。由于飽和水蒸汽冷凝時的傳熱膜系數很高，可以通過改變蒸汽的壓力準確地控制加熱溫度。②冷卻劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣，應因地制宜加以選用。故選用 32℃的冷卻水,選升溫 10℃，即冷卻水的出口溫度為 42℃.根據資料所提供的數據， =℃， =℃DtWt注：下標 1 為甲醇，下標 2 為水。則??? 理論塔板數計算由于本次設計時的相對揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡捷法求得，應用圖解法。39。39。339。目前，填料的開發(fā)與應用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個方面進行。g精餾段： =， =?m3， =， =250 ， = ， = ?a32/mL?sPa?kg/h， = kg/h， =代入式中求解得 ?fu空塔氣速 = m/體積流量 ????圓整后： 3000mm，空塔氣速 ?提餾段： =， = kg/ m3， =， =250 ，G?L??a32/m= ， =， = kg/h， =?sPa? GA代入上面的公式中，解得 ?39。HETP??Zp/則精餾段填料層高度為 HETPN?=10=?精精餾段總壓降 104???精精 p/=103MPa =990Pa根據所選的填料的參數，已知 1m 填料高度等于 3 塊理論塔板，壓力降為 104MPa/m,即 =1/3=, 104MPa/m=300Pa/m。取安全系數為 則==??39。液體在填料塔內均勻分布，可以增大填料的潤濕表面積，以提高分離效果，因此液體的初始分布十分重要。槽式液體分布器是由分流槽（又稱主槽或一級槽） 、分布槽（又稱副槽或耳機槽）構成的。槽盤式分布器是近年來開發(fā)的新型液體分布器，它兼有集液、分液及分氣三種作用，結構緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達10：1，適用于各種液體噴淋量。本設計取塔頂空間為 。對于填料塔而言，塔底空間是指最后一層填料底線到塔底切線的距離。座圈焊固在基礎環(huán)上，基礎環(huán)的作用，一是將載荷傳給基礎，二是在它的上面焊制地腳螺栓座，地腳螺栓座是由兩塊筋板、一塊壓板和一塊墊板組成，地腳螺栓正是通過地腳螺栓座將裙座牢牢地固定在基礎上。全塔高度=塔頂空間 +塔內液體分布器高度 +塔底空間 +裙座高度+填料層高度 H=++++= 常壓精餾塔工藝計算 物料衡算已知： =進料流量 F= =率 =22% 另外還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計。?V39。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達 100～1000℃，適用于高溫加熱。受當地氣溫限制，冷卻水一般為 10～35℃.如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質，如冷凍鹽水、氟利昂等。冷凝其的熱負荷 ??LDVCIQ?? 其中 塔頂上升蒸汽的焓VDI 塔頂餾出液的焓L對于全凝器作熱量衡算（忽略熱量損失）因塔頂餾出液幾乎為純甲醇，故其焓可近似按純甲醇進行計算，則全凝器的熱負荷為（塔頂溫度為 ℃下，甲醇的汽化熱為 ）=107 kJ/h?CQ℃下，水的比熱容為?Dt ??CkgJpc???/184. kg/h????12tWpcCC ???常壓塔再沸器的加熱介質為加壓塔