【正文】 fu空塔氣速 =?體積流量 39。L?????smPa? 塔頂： ??塔底： ??824..339。3VM=?39。冷凝其的熱負(fù)荷 ??LDVCIQ?? 其中 塔頂上升蒸汽的焓VDI 塔頂餾出液的焓L對(duì)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(jìn)行計(jì)算，則全凝器的熱負(fù)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???/ kg/h????12tWpcCC ??在 =℃下，甲醇的汽化熱為 ，水的汽化熱為t kJ/kg選用 （700kpa，180℃）低壓蒸汽為加熱介質(zhì)再沸器的熱負(fù)荷為 ??LWVBIQ??39。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá) 100～1000℃，適用于高溫加熱。CtBAP????lg式中 飽和蒸汽壓， KPa；?P t物系溫度，℃。座圈上開有人孔、引出管孔、排氣孔和排污孔。為了減少塔頂出口氣體中攜帶液體量，塔頂空間一般取 ～，以利于氣體中的液滴自由沉降?；厥站s塔底出來(lái)的釜液，含有微量的甲醇和有機(jī)物，經(jīng)廢水冷卻器E15512 中的循環(huán)冷卻水冷卻到 60℃左右后，送出界區(qū)去污水生化處理裝置。 加壓精餾系統(tǒng)預(yù)精餾塔出來(lái)的預(yù)后甲醇，經(jīng)加壓精餾塔給料泵加壓后，進(jìn)入加壓精餾塔進(jìn)料/釜液換熱器 E15513 的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點(diǎn)后，進(jìn)入加中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè)壓精餾塔 C15502 的下部，塔頂出來(lái)的甲醇蒸汽進(jìn)入冷凝器/再沸器 E15507 的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進(jìn)入加壓精餾塔回流槽 T15502，回流槽中出來(lái)的冷凝液甲醇，部分經(jīng)加壓精餾塔回流泵加壓后進(jìn)入加壓精餾塔頂作回流液，其余的甲醇液進(jìn)入加壓精餾塔精甲醇冷卻器 E15502 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃后，去中間罐區(qū)的精甲醇計(jì)量罐（或粗甲醇儲(chǔ)罐） 。表 16 甲醇水溶液的密度與甲醇濃度和溫度的關(guān)系CH3OH 濃度 密 度， g/ cm3% 30℃ 0℃ 20℃ 30℃ 40℃ 60℃10 ― 20 ― 30 ― 40 50 60 70 80 90 2. 粘度甲醇水溶液的粘度與組成有關(guān)，在所有研究過(guò)的溫度下，當(dāng)甲醇含量約 50 時(shí)均有一最大值?！?(20 ～25℃ 液體)，45J（mol因此當(dāng)塔頂（或塔底）溫度發(fā)現(xiàn)有可覺察的變化時(shí)，產(chǎn)品的組成可能已明顯改變，再設(shè)法調(diào)節(jié)就很難了。一般精餾Fx塔設(shè)幾個(gè)進(jìn)料位置，以適應(yīng)生產(chǎn)中進(jìn)料狀況的變化，保證在精餾塔的適宜位置下進(jìn)料。同時(shí)回流比增大，提餾段操作線斜率 變小，該段的傳質(zhì)推動(dòng)力增加，因39。如此不斷汽化、冷凝操作，最后使混合液中的組分幾乎以純組分被分離開來(lái)。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。液態(tài)混合物在飽和狀態(tài)下，各組分的揮發(fā)度用它在蒸汽中的分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率之比來(lái)表示，即：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)1XPV?2式中：V 揮發(fā)度； P蒸汽中分壓； X液相中摩爾濃度。如：生產(chǎn)甲醛是目前甲醇的主要用途之一，但如果甲醇中的烷烴含量超標(biāo)，在甲醇氧化、脫氫時(shí)由于沒有過(guò)量空氣，便生成碳黑覆于催化劑的表面，影響催化劑的活性；高級(jí)醇可使生產(chǎn)的甲醛產(chǎn)品的酸值不合格；甲醇中的水由于在甲醇蒸發(fā)汽化時(shí)不易揮發(fā)，在蒸發(fā)器中濃縮積累，使甲醇濃度降低，可引起原料配比失調(diào)而發(fā)生爆炸；作為甲醇另一主要用途之一的醋酸生產(chǎn)，對(duì)甲醇中的乙醇含量有著較為嚴(yán)格的規(guī)定；甲醇還被用作生產(chǎn)塑料、涂料、香料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、人造纖維等原料，都可能由于這些少量雜質(zhì)的超量存在而影響產(chǎn)品的純度和產(chǎn)品的性能。表 12 按沸點(diǎn)順序排列的粗甲醇組分組 分 沸點(diǎn)，℃ 組 分 沸點(diǎn)，℃ 組 分 沸點(diǎn)，℃二甲醚 甲醇 異丁醇 乙醛 異丙烯醚 正丁醇 甲酸甲酯 正己烷 異丁醚 二乙醚 乙醇 二異丙基酮 正戊烷 甲乙酮 正辛烷 丙醛 正戊醇 異戊醇 丙烯醛 正庚烷 4甲基戊醇 醋酸甲酯 水 正戊醇 丙酮 甲基異丙酮 正壬烷 異丁醛 醋酐 正癸烷 為了精餾過(guò)程中便于處理，上述組成大致可分為幾組：（表中 1～15 組分，甲醇，乙醇例外） ；；；（表中 16～30） ；。采用槽式液體分布器和槽 盤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。本甲醇精餾裝置采用的是以規(guī)整填料為塔內(nèi)件的三塔精餾工藝，精餾用汽為低壓蒸汽。傳統(tǒng)雙塔精餾工藝與填料型三塔精餾工藝的投資和單耗(噸甲醇消耗) 比較見表11 。在原有雙塔流程中僅增加1臺(tái)加壓塔和部分設(shè)備, 裝置生產(chǎn)能力就能翻1倍；比雙塔流程節(jié)約能耗20%以上；由于增加了乙醇等產(chǎn)品的采出, 產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)際AA標(biāo)準(zhǔn), 有更廣闊的銷售市場(chǎng)和更高的產(chǎn)品售價(jià)；由于兩流程近似,操作和中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè)管理方法易于接受。傳統(tǒng)的精餾塔大都是以浮閥為主的板式塔, 隨著新型板式塔的開發(fā)成功, 又出現(xiàn)了導(dǎo)向浮閥、中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè)斜孔篩板等結(jié)構(gòu), 但由于板式塔開孔率低, 介質(zhì)傳質(zhì)、傳熱效率差, 總體效果并不太理想。加上新型精餾設(shè)備的使用，對(duì)工藝流程也產(chǎn)生一定影響。甲醇混合燃料的熱效率、動(dòng)力性、啟動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性良好，具有降低排放、節(jié)省石油、安全方便等特點(diǎn)。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。近年來(lái)碳一化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇樹脂等產(chǎn)品，正在研究開發(fā)和工業(yè)化中。中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 　 設(shè)計(jì)題目： 45 萬(wàn) t/a 甲醇精餾工段工藝設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 職 稱： 教授 年 月 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 學(xué)生姓名 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 45 萬(wàn) t/a 甲醇精餾工段工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：1. 模擬在永城地區(qū)設(shè)計(jì)年產(chǎn) 45 萬(wàn)噸甲醇精餾線，年開車時(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發(fā)的。甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)中一個(gè)重要的領(lǐng)域。甲醇是容易輸送的清潔燃料，可以單獨(dú)或與汽油混合作為汽車燃料，用它作為汽油添加劑可起節(jié)約芳烴，提高辛烷值的作用，汽車制造也將成為耗用甲醇的巨大部門，甲醇的消費(fèi)已超過(guò)其傳統(tǒng)用途，潛在的耗用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其化工用途，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。世界各國(guó)根據(jù)不同國(guó)情，研發(fā)了 MMM1MM50、N85 、M100 等不同摻和比的甲醇汽油。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。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)。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。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。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。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。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。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。精餾工藝的理論基礎(chǔ)是拉烏爾定律和道爾頓分壓定律。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。VL此在一定的提餾段理論板數(shù)下，釜?dú)堃航M成變小。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?？梢妼?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?！妫?25℃氣體)粘 度 Pa在任何情況下，混合物的粘度都比純甲醇的粘度大，見表 17 所示。出加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。 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 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)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 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。本設(shè)計(jì)取塔頂空間為 。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。代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓 =。缺點(diǎn)是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè)制困難。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè)因釜?dú)堃簬缀鯙樗势潇士砂醇兯M(jìn)行計(jì)算，即=??39。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/gV?3/mkLsPaL?????hkmolgW//摩 爾質(zhì) 量 流 量數(shù)值 +()= kg/kmol????????FFxMx121 kg/ m3???由于 = =， =?1a cm3/g??21?L ?.所以 g/ cm3= kg/ m3=?239。VS進(jìn)料： ??精餾段： ???219..SS提餾段： 39。SV???39。g中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁(yè)精餾段： =， =? L?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。339。39。故