【正文】 L塔底質(zhì)量流量：W==表 212 塔底部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào) kmolg/3/kgV?3/mkgLsPaL?????hkmolgW//摩 爾質(zhì) 量 流 量數(shù) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè)值+()= kg/kmol????????FFxMx121 kg/ m3???由于 = =， =?1a cm3/g??21?L ?.所以 g/ cm3= kg/ m3=?239。因釜?dú)堃簬缀鯙樗?，故其焓可按純水進(jìn)行計(jì)算，即=?39。缺點(diǎn)是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓 =。座圈焊固在基礎(chǔ)環(huán)上，基礎(chǔ)環(huán)的作用，一是將載荷傳給基礎(chǔ)，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(guò)地腳螺栓座將裙座牢牢地固定在基礎(chǔ)上。本設(shè)計(jì)取塔頂空間為 。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 計(jì)算參數(shù)表 21 加壓下甲醇水平衡數(shù)據(jù)表溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) 134 129 135 140 145 130 148 150 155 158 131 160 165 168 132 170 172 133 表 22 甲醇的汽化熱溫度，℃ 汽化熱，kJ/kg 溫度，℃ 汽化熱，kJ/kg 溫度，℃ 汽化熱， kJ/kg0 80 160 20 100 180 40 120 200 60 140 220 表 23 常壓下甲醇水平衡數(shù)據(jù)表溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù)100 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 預(yù)精餾塔工藝計(jì)算 物料衡算預(yù)精餾塔的目的是首先對(duì)從合成塔過(guò)來(lái)的粗甲醇進(jìn)行初步精餾，主要目的是除去其中的輕餾分，將甲醇作為重組分留在塔底以作為后續(xù)塔的進(jìn)料，通過(guò)后面的加壓塔、常壓塔和回收塔對(duì)甲醇精餾得到精甲醇，因此預(yù)精餾塔的主要產(chǎn)品是輕餾分，所以此塔的物料衡算應(yīng)取輕餾分的量進(jìn)行計(jì)算。出加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。在任何情況下，混合物的粘度都比純甲醇的粘度大，見(jiàn)表 17 所示?！妫?25℃氣體)粘 度 Pa可見(jiàn)對(duì)高純度分離時(shí)，一般不能用測(cè)量塔頂溫度來(lái)控制塔頂組成。如進(jìn)料狀況改變而進(jìn)料位置不變，必然引起餾出液和釜?dú)堃航M成的變化。VL小，該段的傳質(zhì)推動(dòng)力增加，因此在一定的提餾段理論板數(shù)下，釜?dú)堃航M成變小。粗甲醇精餾就是根據(jù)粗甲醇中各種組分的沸點(diǎn)和相對(duì)揮發(fā)度的不同，在精餾塔內(nèi)的熱質(zhì)傳遞元件上，通過(guò)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(shí)現(xiàn)熱質(zhì)的傳遞：在液相由上向下流動(dòng)的過(guò)程中，由于塔內(nèi)溫度由上到下連續(xù)升高，沸點(diǎn)低、易揮發(fā)的輕組分相對(duì)地從液相向氣相中擴(kuò)散傳遞，而氣相在由下向上流動(dòng)的過(guò)程中，由于溫度連續(xù)降低，沸點(diǎn)高、揮發(fā)度較低的重組分則相對(duì)地向液相中凝集傳遞，同時(shí)熱量從氣相向液相傳遞。精餾工藝的理論基礎(chǔ)是拉烏爾定律和道爾頓分壓定律。 由于揮發(fā)度隨溫度而變化，使用不方便，故改用相對(duì)揮發(fā)度更便利。為了滿足作為基礎(chǔ)化工原料的基本要求，必須對(duì)粗甲醇進(jìn)行精制，將粗甲醇中的雜質(zhì)脫除至規(guī)定的指標(biāo)之內(nèi)。由于輕餾分、重組分和乙醇在經(jīng)過(guò)預(yù)精餾塔精餾后，含量較小，所以在后面的三個(gè)塔計(jì)算過(guò)程中均用甲醇水雙組分精餾。采用規(guī)整填料為塔內(nèi)件的 3+1 塔精餾工藝，其特點(diǎn)是：精甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量好，甲醇回收率高；能耗低。各塔再沸器蒸汽冷凝液用作粗甲醇預(yù)熱器熱源，以節(jié)約能量。表11 傳統(tǒng)雙塔與填料型三塔精餾工藝比較項(xiàng) 目 投資（相對(duì)數(shù)） 蒸汽/t 循環(huán)水/ m 3 電/雙塔精餾工藝 100 ～ 150～180 40中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè)三塔精餾工藝 123 ～ 60～80 30　 填料型甲醇精餾工藝, 由于采用了先進(jìn)的甲醇精餾專用絲網(wǎng)規(guī)整填料和配套的新型分布器, 加之在系統(tǒng)熱量的分配上合理優(yōu)化, 從而使能耗大為降低。三塔精餾工藝是一項(xiàng)企業(yè)進(jìn)行增產(chǎn)降耗技術(shù)改造的非常適合的、較好的技術(shù)方案。效率較高的填料塔是最近幾年才出現(xiàn)的, 采用以高效絲網(wǎng)波紋填料和配套的分布器為核心的精餾技術(shù)。在決定粗甲醇精餾的工藝流程時(shí)，應(yīng)對(duì)這些條件進(jìn)行綜合考慮，并結(jié)合到過(guò)程中能源消耗的降低，自動(dòng)化程度的提高，對(duì)精甲醇質(zhì)量的特殊要求等等，合理選擇適當(dāng)?shù)木s方法 [8]。這樣便能有效解決融資問(wèn)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(xiāo)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(jìng)爭(zhēng)力?！　《蠹状佳b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。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。盡管近年來(lái)國(guó)際市場(chǎng)天然氣價(jià)格也在上漲，但國(guó)外甲醇生產(chǎn)企業(yè)依靠長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議將價(jià)格影響因素降至最低。這對(duì)產(chǎn)能規(guī)模小、單位產(chǎn)能投資較高的國(guó)內(nèi)大部分甲醇生產(chǎn)企業(yè)來(lái)講會(huì)壓力劇增。我國(guó)目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來(lái)發(fā)展速度較快，近五年來(lái)甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。甲醇用途目前，甲醇在有機(jī)合成工業(yè)中，是僅次于烯烴和芳烴的重要基礎(chǔ)有機(jī)原料。失明的原因是，甲醇的代謝產(chǎn)物甲酸會(huì)累積在眼睛部位，破壞視覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞。甲醇有較強(qiáng)的毒性，對(duì)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(huì)產(chǎn)生毒性反應(yīng)，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。分子為極性分子。近年來(lái)，世界甲醇的生產(chǎn)能力發(fā)展速度較快。1. 模擬在永城地區(qū)設(shè)計(jì)年產(chǎn) 50 萬(wàn)噸甲醇精餾線，年開(kāi)車(chē)時(shí)間 8000 小時(shí)，工藝采用以煤制氣為原料合成粗甲醇，經(jīng)預(yù)精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔分離后得到精甲醇的新節(jié)能型三塔工藝流程開(kāi)發(fā)的。甲醇工業(yè)的迅速發(fā)展，是由于甲醇是多種有機(jī)產(chǎn)品的基本原料和重要的溶劑，廣泛用于有機(jī)合成、染料、醫(yī)藥、涂料和國(guó)防等工業(yè)。最早從木材干餾得到故又稱木醇或木精。急性中毒癥狀有：頭疼、惡心、胃痛、疲倦、視力模糊以至失明，繼而呼吸困難，最終導(dǎo)致呼吸中樞麻痹而死亡。腦神經(jīng)也會(huì)受到破壞，產(chǎn)生永久性損害。隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇又開(kāi)辟了許多新的用途。從我國(guó)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(lái)在我國(guó)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(chǎng)?！　《灾袞|和中南美洲為代表的國(guó)外甲醇裝置普遍規(guī)模較大?！　《覈?guó)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。我國(guó)小型聯(lián)醇裝置每噸產(chǎn)品耗能則高達(dá) 70 吉焦。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。　　營(yíng)銷(xiāo)模式：自行銷(xiāo)售 PK 專業(yè)銷(xiāo)售商　　據(jù)正智遠(yuǎn)東公司調(diào)查，盡管我國(guó)已成為最主要的甲醇生產(chǎn)國(guó)，但目前國(guó)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)，建設(shè)項(xiàng)目的市場(chǎng)分析和決策幾乎也全部依賴于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，出口量微乎其微，根本無(wú)暇顧及到國(guó)際市場(chǎng)上的需求和變化。甲醇精餾按工藝主要分為3種: 雙塔精餾工藝技術(shù)、帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝技術(shù)和我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的三塔精餾工藝技術(shù)。相同規(guī)模的裝置三塔精餾與雙塔精餾相比投資增加20%以上, 但運(yùn)行費(fèi)用一般可節(jié)省20%。不論采用何種精餾工藝流程, 精餾塔都是該裝置的核心設(shè)備, 其決定著裝置能耗的高低和產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。雙塔精餾能耗達(dá)到傳統(tǒng)的板式三塔消耗水平, 三塔精餾能耗比傳統(tǒng)的板式三塔降低15%以上, 5萬(wàn)t/a甲醇生產(chǎn)企業(yè)年運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)省200萬(wàn)元以上。另外為了減少甲醇的損失，增加了一個(gè)塔,以對(duì)污水中的甲醇進(jìn)行回收處理，故現(xiàn)在一般叫 3+1 塔工藝流程。比兩塔工藝減少蒸汽消耗約 30%左右；操作的靈敏性比板式塔好，但其穩(wěn)定性不如板式塔好；采取了萃取精餾和共沸精餾工藝，有效解決了微量難分離組分的脫除問(wèn)題；中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè)分離效率高，操作彈性大，生產(chǎn)能力大。粗甲醇中這些雜質(zhì)組分的含量多少，可視為衡量粗甲醇的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。目前工業(yè)上對(duì)粗甲醇進(jìn)行精制常用的物理方法就是精餾。即： 21V??式中： 為相對(duì)揮發(fā)度。 拉烏爾定律是指：在一定溫度下的平衡理想溶液（假設(shè)兩種液體可以任何比例相互溶解、互溶無(wú)體積效應(yīng)和熱效應(yīng)）體系中，溶液表面上方的蒸汽中任一組分的分壓，等于此純組分在此溫度下的飽和蒸汽壓乘以其在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)，可用如下式子表示： iiiXP??*式中： 氣相中組分 i 的分壓；iP 此溫度下純組分 i 的飽和蒸汽壓；*i 組分 i 在理想溶液中的摩爾濃度，%。經(jīng)過(guò)在精餾塔內(nèi)反復(fù)多次連續(xù)地進(jìn)行這種熱質(zhì)傳遞，最終實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵輕組分在塔頂高濃度集聚、重組分在塔底高濃度集聚的分離過(guò)程。反之，當(dāng)回流比減小時(shí)， 減小而 增大，使分離效果變差。對(duì)特定的精餾塔，若 減小，則使 和 均減??；欲保持 不變，則應(yīng)增大回流FxDxWDx比。分析塔內(nèi)沿塔高的溫度分布可以看到，在精餾段或提餾段的某塔板上溫度變化最顯著，也就是說(shuō)，這些塔板的溫度對(duì)于外界因素的干擾反映最為靈敏，通常將它稱之為靈敏板。s()(20℃)甲醇的密度，粘度和表面張力隨溫度改變?nèi)缦拢罕?14 甲醇的密度、粘度和表面張力隨溫度變化表溫度，℃ 0 10 20 30 40 50 60密度 g/ cm3 粘度， 表面張力， ，sac???410Ndyn510??甲醇可以和水以及許多有機(jī)液體如乙醇、乙醚等以任意比混合，但不能與脂肪族烴類相混合。表 17 甲醇水溶液的粘度中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè)甲 醇 濃 度， %10 20 30 40 50 60 70 80 90 100溫度℃ 粘 度， 105P10 4580 5700 6150 6120 5330 4300 3200 2200 1680 11500 2600 3170 3400 3460 3180 2630 2150 1730 1310 90010 1617 1963 2180 2340 2491 2140 1980 1476 1061 68615 1446 1762 1959 2058 2073 1949 1689 1307 965 63820 1253 1516 1680 1770 1798 1681 1513 1192 874 59125 1098 1316 1444 1502 1572 1461 1339 1081 805 55330 982 1145 1257 1329 1363 1269 1184 964 726 51535 875 1009 1111 1157 1198 1154 1058 872 673 48340 792 902 989 1003 1045 997 946 784 620 45163 504 508 586 611 636 594 568 526 424 sPa?? 甲醇精餾工藝流程說(shuō)明 預(yù)精餾系統(tǒng)來(lái)自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃、） ，首先進(jìn)入粗甲醇預(yù)熱器 E15501 的管程，被殼程的低壓蒸汽冷凝液加熱到 70℃左右，然后進(jìn)入預(yù)精餾塔 C15501 的上部。低壓蒸汽進(jìn)入加壓精餾塔再沸器 E15511，為加壓精餾塔精餾提供熱量，被冷凝后的低壓蒸汽冷凝液，去 E15501 繼續(xù)作加熱介質(zhì)用。已知：進(jìn)料的 =進(jìn)料流量 F= =67925kg/h，甲醇的質(zhì)量分率 =95%，水的質(zhì)量分率 =%，輕餾swtWtW分的質(zhì)量分率 =%，另有雜醇和乙醇的量較少，這里忽略不計(jì)。本設(shè)計(jì)選用的是槽式液體分布器和槽盤(pán)式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問(wèn)題，壓降小、負(fù)荷彈性大。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度，今以圓柱型裙座為例，可知裙座高度是由塔底封頭切線到出料管中心線的高度 h 和出料管中心線至基礎(chǔ)環(huán)的高度 H 兩部分組成。?B甲醇的安托因常數(shù)為 A=，B=，C= CTBAP????ln式中 飽和蒸汽壓， mmHg；?P T物系溫度，K。本設(shè)計(jì)選用 （溫度為 180℃）的低壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。BLWVrI則 =107 kJ/h?BQ加熱蒸汽消耗量為 ??12tcQpC??由附錄查得 P 為 700kpa 時(shí)水的汽化熱為 kJ/kg。V精餾段： =?LM提餾段： =39。3VM=?39。冷凝器的熱負(fù)荷 ??LDVCIQ??