【正文】 則回流進口管面積 ： 3 6 0 ?????Sm2 入口管徑 ： 32 ???????sd m (3)塔底出料管 因塔底含醇 1%，可近似為水，查表知 MPa， 108℃ 下水的密度為 kg/m3，而塔底出料流量為 kg/h，仍取流速為 m/s。 則傳熱溫差 ： 110130 108130ln)110130()108130( ????????mt℃ 傳熱面積： 2 7 0 0 02 8 2 5 ????? mtK QAm2 同理，其他的換熱設備的傳熱面積可按上述方法設計初值。 精餾段： ??? ??? VL ，化簡得： LV ?? 提餾 段： 2 6 1 9 3??? ??? VL ，化簡得： LV ?? 由上可知，霧沫夾帶線為直線。 綜上， 由（ 410）得 ： 精餾段 ： Hd=++?105=； 提餾段 ： Hd=++?104= 取 ? =， 選定 HT=， hw=，則 ? （ HT+hw） =(+） =。0 ? （ 4﹣ 4） 由 （ 44） 得精餾段： 0 ???Hm； 提餾段： 0 ???Hm 塔盤浮閥數(shù)目及布置 浮閥數(shù)目計算 取閥孔動能因子 F0=11， 浮閥孔直徑 d0=。 (1)精餾段堰高 hw計算 由 （ 43） 得： i= ?3600/= ④塔頂部空間高度 H4 塔頂部空間高度指塔頂?shù)谝粔K板塔頂封頭的垂直距離，一般在 ～ [23]， 本設計取H4=。 則 0 5 1020 5 1 5 ????????? ? ??????????????CC ②最大流速 Umax a x ???????vvlCU ? ?? m/s 又 U=(～ )Umax， 則 U 適 ==?=③求塔徑 D 7 5 4 ?????適UVD n? m (2)提餾段 ①求操作負荷因子 C 提餾段功能參數(shù)： 2121????????????????vlmmVL ?? ， 同理史斯密斯 圖得 C? =。s )1(23 fOHfL XXOHCH ??? ??? Xf=?103?+?103?()=? 103 Pa (3)常壓塔精餾段熱量平衡 表 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： 內回流： g 內 (65? +) 內回流： g 內 (65?) 總入熱： + 內 總出熱： + 內 由總入熱 =總出熱，得 + 內 =+ 內 即 g 內 = (4)常壓塔提餾段熱量平衡 表 提餾段熱量平衡表 帶入熱量： kJ/h 帶出熱量： kJ/h 加壓塔來的甲醇： 殘液： 塔底供熱： 內回流： gˊ內 (67? +) 內回流： gˊ內 (65?) 總入熱： + gˊ內 總出熱： + gˊ內 由總入熱 =總出熱，得 + gˊ內 + ， 即 gˊ內 =(5)氣液負荷計算 ①精餾段 平均溫度： (124+65)/2= ℃ 15 入料壓力： ? ? 65 66 ??????KPa 平均壓力： (+10)/2= 標準狀況下的體積： V0=g 內 ?Vm=?=操作狀況下體積： 5 5 0 101 0 7 3 7 0 6 03661 ???? ?????Vm3/h 氣體負荷： ??nVm3/s 氣體密度： 58 ??n?kg/m3 查《化工工藝設計手冊》 ℃時甲醇的液體密度 n? =721 kg/m3[21]， 則液體負荷： 0 0 3 2 13 6 0 0 6 5 8 ???nLm3/s ②提餾段 平均溫度： (108+124)/2=116℃ 平均壓力： (+130)/2= 標準狀況下體積 V2=gˊ內 ?Vm=?=操作狀況下： 5 5 0 7101 0 101 0 7 3 7 36 8 0 3 03662 ???? ?????Vm3/h 氣體負荷： ??mVm3/s 氣體密度： 5 5 1 0 0 4 3 ??m?kg/m3 進料狀態(tài)甲醇溶液含甲醇 %， 溫度 124℃ ，查得密度為 kg/m3。 物料 加壓塔進料 加壓塔頂出料 加壓塔底出料 常壓塔頂出料 常壓塔底出料 甲 醇 1250 NaOH 水 高沸物 合計 加 壓 精 餾 塔 12 粗甲醇進料量： kg/h 回流量： 7650 kg/h 精甲醇： 1250 kg/h 廢水量： kg/h 圖 常壓塔物料流程簡圖 粗甲醇中甲醇的回收率 甲醇回收率 =（加壓塔精甲醇量 +常壓塔精甲醇量） /粗甲醇中精甲醇量 =（ +1250） /=% 常壓精餾塔能量衡算 操作條件 :進料溫度 124℃ ，塔頂蒸汽 65℃ ，塔釜 108℃ ，回流液溫度 40℃ 塔頂壓力 ?106 Pa，塔底壓 力 ?106 Pa。在滿負荷運行情況下 ， 常壓塔塔頂壓力盡量控制在低限 ， 也就是在塔頂保持正壓的情況下 ， 可適當增加冷凝冷卻器冷卻水量 ， 通過降低回流溫度來降低塔頂、塔釜的壓力 ，從而降低塔釜甲醇的分壓 ， 提高甲醇的收率；在生產負荷低的情況下 ， 可適當減少冷卻水量 ， 以提高回流溫度和回流量 ， 保證常壓塔處于正壓。 (5)預塔加堿量的控制 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。預塔補水操作的關鍵是補水量的控制和適宜補 水部位的選擇。出加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。雖然三塔精 餾技術的一次性投入要比雙塔精餾高出 20%30%，但是從能源消耗、精甲醇質量上都要優(yōu)于雙塔精餾，特別是能耗低的優(yōu)點十分突出。生產中加壓塔和常壓塔同時采出精甲醇，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。因此 ， 加壓塔和常壓塔形成雙效精餾。 塔頂經部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量雜質留在液相作為回流返回塔，二甲醚等輕組分 (初餾分 )及少量的甲醇、水由塔頂 逸出，塔底含水甲醇則由泵送至主精餾塔，主精餾塔操作壓力稍高于預精餾塔，但也可認為是常壓操作，進一步把高沸點的重餾分雜質脫除，主要是水、異丁基油等 。近年來隨著甲醇下游衍生產品開發(fā) ， 對甲醇質量提出了更高的要求 ， 國內就逐漸出現(xiàn)了甲醇精餾三塔流程 (預精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔 )和四塔流程 (預精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔、回收塔 )[10]。因此，甲醇工業(yè)的發(fā)展前景還是比較樂觀的。 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 能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機溶劑相混溶 。 (3)利用 Auto CAD 軟件，繪制甲醇精餾工段的帶控制點的工藝流程圖、常壓塔的設備圖。甲醇精餾技術的好壞直接關系到精甲 醇的質量、能耗等主要指標 ， 因此選擇適合生產需要的精餾技術 ， 是降低成本、節(jié)能降耗、提高企濟效益和市場競爭力的重要舉措。 國內一些甲醇精餾生產裝置能耗較高、產品收率較低，甚至一些裝置的甲醇產品質量較差；同時，國內甲醇產能的擴張很迅速，但是目前新項目設計還是沿襲以往設計為主，沒有足夠的甲醇精餾系統(tǒng)設計應用理論研究基礎 [3]。長期以來，甲醇都是被作為農藥、醫(yī)藥、染料等行業(yè)的工業(yè)原料，但隨著科技的進步與發(fā)展 ， 甲醇將被應用于越來越多的領域。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設計）授權使用說明 本論文（設計）作者完全了解 **學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電子版和紙質版。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。 甲醇精餾是甲醇生產中必不可少的單元操作，而 精餾塔是甲醇精餾系統(tǒng)的核心設備，是決定甲醇質量和產量的關鍵所在。因此對甲醇精餾工藝作系統(tǒng)的研究對于甲醇精餾系統(tǒng)的合理設計、通過設備改造和調整工藝流程來降低甲醇精餾的能耗、提高甲醇產品質量和收率有突出的現(xiàn)實意義。 與傳統(tǒng)兩塔精餾技術相比 ， 采用三塔精餾技術將會使能耗降低。 課題的目的 本課題是對 年產 3 萬噸甲醇精餾工 藝設計及研究， 甲醇精餾是甲醇合成的下游工序，其目的就是對合成裝置來的粗甲醇 進行精制，將甲醇中的雜質進行脫除，以生產符合標準的優(yōu)等級精甲醇產品 。 甲醇和水以任意比互溶，不形成共沸物；和多數(shù)常用的有機溶劑 (乙醇、乙醚、丙酮、苯等 )混溶，并形成恒沸混合物。 甲醇是容易輸送的清潔燃料，可以單獨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。 我國的甲醇工業(yè)經過十幾年的發(fā)展，生產能力得到了很大提高。這 2種流程的出現(xiàn)為生產高純度甲醇提供了技術和工藝保證。塔頂?shù)玫骄状籍a品 經精餾甲醇冷卻器冷卻至常溫后就可得到純度符合國家指標的精甲醇產品 [11]。為了保證常壓塔底再沸器有必要的傳熱溫差 ， 雙效的前一塔必須加壓才能使其塔頂出汽具有較高的溫度，因此三塔雙效精餾也稱為三塔 加壓雙效精餾 [14]。因此該工藝技術生產能力大，節(jié)能效果顯著，特別適合較大規(guī)模的精甲醇生產。隨著三塔精餾生產規(guī)模的擴大，能耗還有進一步下降的空間。 常壓精餾系統(tǒng) 加壓塔塔底的甲醇、高沸組分、水等進入常壓塔，常壓塔頂餾出精甲醇產品，在進料板下方設置側線抽出，抽出物主要為甲醇、水和高沸點組分， 塔頂出來的氣相，進常壓精餾塔冷凝器的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻后進入回流槽，回流槽出來的液體經常壓精餾塔回流泵加壓后，部分進常壓精餾塔頂部作回流液，部分冷卻后進入精甲醇槽，中間液體 冷卻后去雜醇油儲罐。當正常操作精甲醇的水溶性和高錳酸鉀值不易達到質量指標時 ， 可以適當增加補水量 ， 但補水量不易控制過高，否則會明顯降低預塔的生產能力 ， 增加蒸汽和動力消耗 ， 同時對三塔其他工藝條件的控制也會帶來一定難度 [18]。 (6)加壓塔塔頂壓力的控制 加壓塔加壓是實現(xiàn)甲醇雙效精餾的前提 ， 塔頂壓力高 則塔頂蒸汽溫度升高，才能保證常壓塔再沸器有足夠的傳熱溫差、傳熱效果和生產低乙醇含量的甲醇 。但回流量不 要過大 ， 以免輕組分下移 ， 廢水中甲醇含量過高 ， 造成浪費和環(huán)境超標。 表 常壓塔帶入熱量（ kJ/h） 物料 進料 回流液 加熱蒸汽 組分 甲醇 水 +堿 甲醇 流量 ： kg/h 7650 溫度 ： ℃ 124 124 40 比熱 ： kJ/kg﹒ ℃ 熱量 : kJ/h 820xx0 Q 加熱 Q 入 =Q 進料 +Q 回流液 +Q 加熱 =++820xx0+Q 加熱 =+ Q 加熱 常 壓 精 餾 塔 13 常 壓 精 餾 塔 甲醇蒸汽 65℃ 40℃ 水 甲醇進料 124℃ 30℃水 甲醇蒸汽 115℃ 甲醇冷凝液 115℃ 殘液 108℃ 圖 常壓塔甲醇精餾簡圖 表 常壓塔物料帶出熱量（ kJ/h） 物料 精甲醇 回流液 殘液 熱損失 組分 甲醇 甲醇 甲醇 水 +堿 流量： kg/h 1250 7650 溫度： ℃ 65 65 108 108 比熱 ： kJ/kg﹒ ℃ 潛熱： kJ/kg 熱量 : kJ /h 93402675