【正文】 可見 F1 型浮閥塔的優(yōu)點為：結(jié)構(gòu)很簡單，制造 比較方便，而且節(jié)省材料、性能良好，被廣泛應(yīng)用于化工及煉油生產(chǎn)當中，現(xiàn)在已經(jīng)列入部頒標準（ JB111868） 內(nèi)。其中浮閥的形式有很多，目前我國已經(jīng)采用的浮閥有五種，但最常用的浮閥形式為 F1 型、 V4 型兩種。在操作時，上升的氣流通過篩孔進而分散成細小的流股，從塔板液層中鼓泡而出，氣液間密切接觸來進行傳質(zhì) 。泡罩在塔板上面作等邊三角形。其中柵板和淋降篩板都屬于逆流塔板。 板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡狀、泡沫狀、蜂窩狀、或者噴射 形式穿過板上的液層，進行傳質(zhì)、傳熱。常壓塔塔頂生成低壓高純度的甲醇氣體，進入常壓塔冷凝器降溫冷凝后一部分回流到塔內(nèi)，一部分作為產(chǎn)品冷卻后送往儲槽，常壓塔塔底殘液再做處理。 8 但是很明顯，兩個塔的能量消耗要高于單塔精餾，所以提高能量的利用、節(jié)約能耗是對該流程的一個展望。 銅基催化劑合成粗甲醇的雙塔精餾 圖 雙塔精餾工藝流程圖 甲醇精餾的雙塔流程是最為普遍應(yīng)用的方式。 總之，要以蒸餾法為主，除去粗甲醇中絕大部分的有機物和水。整個精制過程工業(yè)上習慣稱為粗甲醇的精餾 。將甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴和汽油的工業(yè)化進程也取得了重大進展，為甲醇的進一步轉(zhuǎn)為石油的大宗基礎(chǔ)產(chǎn)品的工業(yè)化運行創(chuàng)造了有利條件，也必將使甲醇的消費大增。特別是近年來，由于國際油價的節(jié)節(jié)攀升，煤化工工業(yè)對發(fā)揮我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢，以此補充我國油氣資源的不足與滿足對化工產(chǎn)品的需求，保障能源安全，推動煤炭清潔利用，促進我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。而現(xiàn)在，拉丁美洲和中東等地區(qū)已經(jīng)發(fā)展成為世界甲醇的生產(chǎn)集中地和全球甲醇主要出口地。 50 年代以后，石油和天然氣資源大量開采，特別是儲量很豐富、廉價的天然 氣蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)的快速發(fā)展使生產(chǎn)甲醇原料氣的成本大大降低，稱為甲醇合成的主要原料路線。由于經(jīng)濟方面的原因，該裝置 1951 年停止使用 [9]。 1934 年， Damds 和 P’eligt一起從焦木酸中分離出了甲醇，并且測定了甲醇的分子量。 1982 年全世界的甲醇產(chǎn)量不足 103kt，而 1990 年超過了 103kt，更甚者 1995 年達到了 103kt ，同年世界甲醇的消費總量為 103kt。含有豐富的維生素和蛋白質(zhì)，營養(yǎng)價值超過糧食和大豆油餅，成本比魚粉便宜，無毒，收率高 [5]。它相關(guān)的部分物理性質(zhì)如表 。本設(shè)計需要將原料粗甲醇精制到含醇量 %的純度。 參考文獻 ...........................................................................................................................42 I 年產(chǎn) 28 萬噸甲醇精餾工段工藝設(shè)計 摘要 ： 甲醇精制就是通過精餾操作，將粗甲醇進行提純。 能與水、醇 類 、乙醚、苯、 酯類、鹵代烴 和許多 其他有機溶劑互 溶，但是不與 脂肪烴類化合物 混溶 。 以甲醇為原料制得的人工蛋白稱為甲醇蛋白。市場的需求必然導致甲醇產(chǎn)量的迅速增加。美國在 20 世紀的 70 年代初才完全摒棄了這一方法。該裝置所采用的催化劑為 ZnCr 氧化物或者 CuZnCr 氧化物，反應(yīng)的壓力為 ，產(chǎn)物組成為 68%甲醇和32%水。 20 世紀 50 年代以前，甲醇合成原料氣以煤和焦炭作為原料，在常壓或者加壓下氣化，用水蒸氣、空氣為氣化劑，通過這樣生產(chǎn)水煤氣，再經(jīng)過水汽變換逆反應(yīng)脫出部分二氧化碳來獲得甲醇合成氣，相似于合成氨來生產(chǎn)半水煤氣。在過去的十年里，部分天然氣的儲量豐富而且本國 的消耗量小的國家和地區(qū)，都先后建設(shè)世界級規(guī)模的甲醇生產(chǎn)裝置，產(chǎn)品已經(jīng)出口到美國、日本、歐洲等，以其較低的價位優(yōu)勢占領(lǐng)這些國家、地區(qū)的市場，導致了這些國家、地區(qū)甲醇生產(chǎn)裝置的紛紛停產(chǎn)關(guān)閉。 我國的甲醇工業(yè)發(fā)展是伴隨著能源與美化工工業(yè)的發(fā)展而崛起的。甲醇轉(zhuǎn)化成二甲醚燃料的生產(chǎn)和應(yīng)用彰顯出了重要的發(fā)展前景，二甲醚替代一部分石油液化氣應(yīng)用的范圍越來越廣，以二甲醚作為能源的柴油車的研制與推廣步伐也正在加快。 由粗甲醇精制為精甲醇，采用精餾方法，同時根據(jù)甲醇質(zhì)量，在精制的過程中，還可以采用化學凈化和吸收的方法。所以必須采取化學方法進行預處理。但是對于純度由較高要求的下游生產(chǎn)流程，一步精餾得到的精甲醇遠遠不能滿足其要求。 該生產(chǎn)流程突出的優(yōu)點就是可以得到純度很到的甲醇，來滿足下游產(chǎn)品生產(chǎn)的需要。加壓塔塔釜沒有氣化的粗甲醇溶液則靠加壓精餾塔內(nèi)部壓力直接輸送到常壓塔。 塔設(shè)備可以分為板式塔和填料塔兩大類。逆流板也稱穿流板，板上不用設(shè)降液管，氣、液兩相同時從板上孔道逆向穿流過。齒縫一般含有矩形、梯形和三角形三種，常用的為矩形。塔板上還設(shè)有溢流堰，使塔板上能夠維持一定厚度的液層。浮閥塔板結(jié)構(gòu)的特點是在其塔板上開有很多大孔（其標準的孔徑為 39mm），每個孔上還裝有一個能夠上下浮動的閥片。當它氣量很小時氣體仍然能夠通過靜止開度的縫隙來鼓泡。因為浮閥塔板既有較大開孔率，所以它的生產(chǎn)能力比泡罩塔大 20%至 30%，與篩板塔相近。因為構(gòu)造簡 單，容易制造，浮閥塔的成本造價一般為泡罩塔的60%至 80%，為篩板塔的 120%至 130%。而部分冷凝器是為了冷卻產(chǎn)品。 表 預塔帶入熱量表 進熱項目 粗甲醇 軟水 回流液 熱蒸汽 成分 二甲醚 甲醇 水 異丁醇 外補水 堿液 甲醇 水 流量kg/h 36460 溫度 ℃ 65 65 65 65 78 78 60 比熱kJ/kg℃ 焓 kJ/kg 熱量kJ/h 8 7014904 612386.85 2337723.10 5 1970542.86 Q 蒸汽 熱量計算公式： 某某某 CTWQ h ???? （ 31） h/9 9 3 4 4 . 6 8 k 2 8 07 7 . 5 9Q ???二甲醚 Q 粗甲醇 ＝ Q 二甲醚 +Q 甲醇 +Q 水 +Q 異丁醇 同理可得其他物質(zhì)帶入的熱量 Q 入 ＝ Q 粗甲醇 ＋ Q 軟水 ＋ Q 回流 液 ＋ Q 蒸汽 ＝ ＋ 7014904＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ Q 蒸汽 ＝ ＋ Q 蒸汽 （ 2） 出料熱量計算 16 表 物料帶出的熱量 出熱部分 塔頂 塔底 熱損失 成分 二甲醚 回流液 甲醇 水＋（堿液） 以 5%計 液體比熱 kJ/kg℃ 流量 kg/h 36460 液體冷凝熱 kJ/kg 溫度 ℃ 64 64 82 82 熱量 kJ 5%Q 入 5 3 7 1 8 . 6 6 k 7 . 5 9)HTC(WQ h ?????????? ）（液二甲醚二甲醚二甲醚 其他物質(zhì)的熱量亦同上公式計算。 （ 1） 物料帶入熱量 常壓塔的入塔能量 如 表 。 精餾段與提餾段的體積流量 精餾段 已知精餾段的數(shù)據(jù)如表 表 精餾段數(shù)據(jù) 所處位置 進料板 塔頂（第一板） 質(zhì)量分數(shù) xf＝ xl＝ yf＝ yl＝ 摩爾分數(shù) Xf＝ Xl＝ Yf＝ Yl＝ 摩爾質(zhì)量 kg/kmol MLf＝ MLD＝ MVf＝ MVD＝ 溫度 ℃ 70 65 26 液相平均摩爾質(zhì)量： k g / k m o 2 MMM ????? LDLf 65702 ?????? Dfm ttt液相的平均溫度： 在平均溫度 ℃ 下查工具書得到： 33 k g / g / ?? 甲醇水 ， ?? 水甲醇那么液相的密度為： ??? LmLmLm xx ??? 11 (42) ????? lfLm xxx而其中的 3m/?Lm?所以， 那么精餾段的液相負荷為： L＝ RD＝ ＝ h/ 7 80 3???? Lmn LML ? k m o l/ ????? VDVf MMM汽相平均摩爾質(zhì)量為： 若氣體為理想氣體，那均溫 ℃ 下，均壓 103kPa 下： 3m/)(3 1 4 ??? ??? RTPM水? 3m/)( ??? ??? RTPM甲醇? 水甲醇汽相密度為： ??? VmVmVm xx ??? 11 (43) 9 3 9 9 ???Lmx其中的平均質(zhì)量分數(shù)為 那么精餾段的汽相負荷為： V＝（ R＋ 1） D＝ ＝ h/ 5 94 8 1 0V 3n ???? VmVM? 精餾段的負荷情況 如 表 。 表 精餾系統(tǒng)能量衡算總表 項目 物流 預塔 加壓塔 常壓塔 帶入熱量 kJ/h 進料 回流 加熱 合計 帶出熱量 kJ/h 塔頂出料 塔釜出料 熱損失 合計 第四章 精餾塔設(shè)計 已知： （ 1） 要求精甲醇的純度為質(zhì)量分數(shù) % 22 （ 2） 操作條件為 ： 塔頂壓力： 106Pa 塔底壓力： 106Pa 塔頂溫度： 65℃ 塔底溫度： 105℃ 回流液溫度： 40℃ 進料溫度： 70℃ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （ 1）基礎(chǔ)濃度 % 4 6 91 5/32 8 6 50 ????醇的含量：常壓塔進料的液相中甲 對應(yīng)汽相中甲醇的含量為 %。 表 加壓塔精餾入熱表 物料 進料 回流液 加熱蒸汽 18 組分 甲醇 水＋堿液 甲醇 流量 kg/h 36460 溫度 ℃ 100 100 115 比熱 kJ/kg℃ 熱量 kJ/h 12297958 Q 蒸汽 總計 kJ/h Q 蒸汽 h/kJ1 2 2 9 7 9 5 8 6 5 0TCWQ h ???????? 甲醇甲醇甲醇 （ 32） 其他物質(zhì)的熱量亦同上公式計算。 表 預塔進料組成表 物料量： kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合計 粗甲醇 36460 堿液 軟水 合計 36460 （ 2） 出料 A 塔底 ： 甲醇 28650kg/h B 塔底 ： 水 粗甲醇含水： 14 堿液帶水： 軟水： 合計： C 塔底異丁醇及高沸物： D 塔頂二甲醚及低沸物： 以上計算結(jié)果 如表 。其中包括塔底原料液的再沸器、塔頂蒸汽的冷凝器、原料液的預熱器和產(chǎn)品的冷卻器等。因為上升氣體以水平方向吹入的液層，所以氣液接觸時間較長，而霧沫夾帶量比較小，板效率較高。對于 V4 型浮閥塔的特點是閥孔沖成向下面彎曲的文丘里形，來減少氣體通過浮閥塔板時的壓強降。當氣速很低的時候，靠這三個定距片可以使閥片與塔板呈點接觸坐落在閥孔上，塔板與閥片始終保持著 的開度供氣體比較均勻的流過，避免閥片啟閉不均與的脈動現(xiàn)象。但主要缺點是：操作的彈性比較小，篩孔小時容易堵塞。綜上所述可以概括泡罩塔的優(yōu)點為：因為升氣管高出了液層，不容易發(fā)生漏液的現(xiàn)象，可見有較好的操作彈性，也即當 氣液流量有較大的波動時，仍然能夠維持幾乎恒定的板效率；泡罩塔塔板不容易堵塞，適合處理各種物料。 在幾種主要的錯流塔板中，最早應(yīng)用的是泡罩塔，而目前使用最廣泛的是篩板塔和浮運行操作 運行簡單 運行相對簡單、穩(wěn)定 運行比較復雜 產(chǎn)品質(zhì)量 相對于粗甲醇得到了 很好的提高 可以獲得比較優(yōu)質(zhì)的 精甲醇 可以得到高純度的精 甲醇 能量消耗 相對較低 能量消耗很高，而且 熱能的利用率低 相對于雙塔精餾節(jié)約 很多熱能 產(chǎn)品適合方向 獲得燃料級甲醇 可以滿足下游產(chǎn)品生產(chǎn)對甲醇高純度的要求 10 閥塔。在正常的情況下，氣相是連續(xù)相，液相是分散相，氣相的組成為連續(xù)變化，屬于微分接觸逆流操作過程。 項目 單塔精餾 雙塔精餾 三塔精餾 9 表 三種類型的塔對比表 精餾設(shè)備的選擇 甲醇精餾段工序的主要設(shè)備包括：精餾塔、泵、冷凝器、再沸器、冷卻器、貯槽等。 三塔精餾與雙塔精餾的主要區(qū)別在于三塔精餾采用了兩個主精餾塔，第一個主精餾塔為加壓操作，第二個塔為常壓操作，利用加壓塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為第二主精餾塔再沸器的加熱源。同時從冷凝器里抽以小部分冷凝液