【正文】 速為： （3）求塔徑D按標(biāo)準(zhǔn)塔經(jīng)圓整后為D=1400mm塔截面積為 實(shí)際空塔氣速為 (安全系數(shù)在充許的范圍內(nèi)，符全設(shè)計(jì)要求[21])對全塔，取全塔塔徑為D=1600mm 塔總體高度計(jì)算（1）塔頂封頭 封頭分橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種。人孔直徑為600mm，其伸出塔體的筒體長為200~250mm，人孔距操作平臺800~1200mm[19]。 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置的計(jì)算（1）溢流堰的設(shè)計(jì)在精餾塔中，塔板上的堰可以保持塔板上有一定的清液高度，倘若過高，那么霧沫夾帶嚴(yán)重，過低，則汽液接觸時(shí)間短，這樣的話，都會使塔板的效率降低。Hd可用下式計(jì)算，即： （424）（1）與氣體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊后w高度。又知，即： （437）式中、N、 均為已知數(shù)，故可由此式求出氣相負(fù)荷的下限值，據(jù)此作出與液相流量無關(guān)的水平漏液線。本設(shè)計(jì)采用浮閥塔，通過本次的精餾工藝設(shè)計(jì)，使甲醇得到了較好的分離，能夠滿足塔底含甲醇量≤1%的精餾要求，本設(shè)計(jì)的平均操作溫度為85℃，接近于常壓操作。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下: （436）已知溫度70℃，進(jìn)料的水密度為:,甲醇密度:[14]，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)：液相的平均密度為：那么: 進(jìn)料體積流量為：取則：經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格為： 回流管已知回流溫度40℃，甲醇液體密度為：[14]那么甲醇液體的體積流量：取則：經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格為： 實(shí)際流速： 塔底出料管已知塔釜溫度105℃，查得水的密度：,甲醇的密度為：[14],而液相的平均密度為：那么: 出料體積流量為：取則：經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格為：實(shí)際流速： 塔頂蒸汽出料管采用直管出氣，塔頂上升蒸汽的體積流量為：取蒸汽速度為：則:經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格為： 塔底蒸汽進(jìn)氣管采用直管出氣，塔頂上升蒸汽的體積流量為：取蒸汽速度為：則:經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格為： 浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表 浮閥塔設(shè)計(jì)結(jié)果項(xiàng)目數(shù)值或說明備注塔高：m塔徑：m板間距：m塔板形式單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速：m/s精餾段提餾段堰長：m堰高 ：m精餾段提餾段板上液層高度hl ：m降液管底隙高度h0：m精餾段提餾段浮閥個(gè)數(shù)：個(gè)280閥孔氣速u0:m/s閥孔動能因素9孔心距t：m等腰三角形單板壓降：pa降液管液體停留時(shí)間：s精餾段提餾段降液管內(nèi)流液層高Hd(m)：泛點(diǎn)率%氣相負(fù)荷上限：霧沫夾帶控制氣相負(fù)荷下限：漏液線控制開孔率%操作彈性結(jié) 論本設(shè)計(jì)的題目是：年產(chǎn)5萬噸甲醇雙塔精餾工藝設(shè)計(jì)，這是河南煤化集團(tuán)安化公司的一個(gè)項(xiàng)目。因此，可將上式簡化得： （434） 液相負(fù)荷上限線液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于3～5s，則液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間: =3～5s （435）求出上限液體流量值（常數(shù)），在～圖上，液相負(fù)荷上限線為與氣體流量無關(guān)的豎直線。那么按N=280個(gè)重新核算孔速和閥孔動能因子閥孔動能因子變化不大，仍在9～13范圍之內(nèi)。故：mm按鋼板厚度規(guī)格圓整，得塔體名義厚度mm。（3）塔底空間塔底空間高度HB是指從塔底最下層塔板到塔底封頭的底邊處的距離，取釜液停留時(shí)間為5min，則：（4）人孔對于mm的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔6~8層塔板設(shè)一人孔。 tD=65℃進(jìn)料板溫度 =70℃時(shí) =105℃時(shí) 所以：=℃時(shí) 該物系屬于易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。則消耗純氫氧化鈉： 換成堿液： 堿液中的水： 軟水：軟水的加入量按精甲醇的20%計(jì)，那么需要補(bǔ)加軟水： 從主塔回流液中來的初餾物以入塔粗甲醇2%計(jì)算，既：將以上計(jì)算結(jié)果列下表： 預(yù)塔進(jìn)料組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)粗甲醇堿液軟水初餾物合計(jì)（2）出料 塔底 ： 甲醇 塔底 ： 水 粗甲醇中水：堿液帶水： 軟水： 合計(jì)： 塔底異丁醇及高沸物： 塔頂二甲醚及低沸物： 將以上計(jì)算結(jié)果列與下表： 預(yù)塔出料流量及組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)塔頂塔底合計(jì) 主塔物料衡算（1）進(jìn)料 預(yù)后粗甲醇：（2）出料 釜?dú)堃褐屑状己考s為1%從主塔回流液中采出預(yù)塔入料量2%到預(yù)塔收集槽，計(jì)算時(shí)以100%甲醇計(jì)算為： 殘液排放：包括水、堿、甲醇及高沸點(diǎn)物等，其中甲醇含1%，設(shè)殘液量為X，則：塔頂溫度用回流量控制在65℃，～，塔頂壓力≤，主塔冷凝器中未被冷凝下來的輕組分進(jìn)入排氣冷凝器中進(jìn)一步冷凝，回收有用的甲醇組分，未被冷凝的氣體放空處理。但將原料預(yù)熱到泡點(diǎn)，就需要增設(shè)一個(gè)預(yù)熱器，使設(shè)備費(fèi)用增加。但是降低壓力也導(dǎo)致了塔直徑的增加和塔頂冷凝溫度的降低，而且必須使用抽真空設(shè)備，增加了相應(yīng)的設(shè)備和操作費(fèi)用[11]。綜上所述，由于本次設(shè)計(jì)是針對甲醇精餾體系，所以采用常壓板式F1型浮閥精餾塔的設(shè)計(jì)及其輔助設(shè)備的選型。 （5）塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的50%～80%，但是比篩板塔高20%～30% 。其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)上，在每個(gè)篩孔處安置一個(gè)可上下移動的閥片。近年來與浮閥塔一直成為化工生中主要的傳質(zhì)設(shè)備，浮閥塔多用不銹鋼板或合金 。安全系數(shù)較小。則兩塔比較如下： （1）填料塔操作范圍較小，對于液體負(fù)荷的變化特別敏感。每精制1t精甲醇約節(jié)約1t蒸汽，所以三塔精餾的能耗較低。輕組分Y和重組分X的混和液Xf進(jìn)入第一分離器，若將第一級溶液部分氣化得到氣相產(chǎn)品冷凝液，然后再將冷凝液在第二級分離器中部分氣化，再經(jīng)第二級冷凝器冷凝得溶液中的組分Y2必大于Y1，這種部分氣化部分冷凝的次數(shù)(即級數(shù))越多，所得輕組分Y濃度越高，最后幾乎可得到純態(tài)的易揮發(fā)組分。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇－醋酸及其衍生物”，利用國外開發(fā)成功的MTO或MTP先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展“甲醇－烯烴及衍生物”的2大系列[10]。專家認(rèn)為該甲醇合成塔結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計(jì)合理，屬國內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了我國軸徑向低壓甲醇合成塔的空白。目前，國外的液相甲醇合成新工藝具有投資省、熱效率高、生產(chǎn)成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)[2]。我國目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來發(fā)展速度較快，近五年來甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。主要用于制造甲醛、纖維素、甲基化反應(yīng)、萃取劑、橡膠加速劑，也可作染料、樹脂、人造革、火漆薄膜、玻璃紙、噴漆等的溶劑以及油漆、顏料去除劑、有機(jī)合成的中間體等，也可用作燃料、焊劑。甲醇和乙醇在人體的代謝都是同一種酶，而這種酶和乙醇更具親和力。致死量為30毫升以上，甲醇在體內(nèi)不易排出,會發(fā)生蓄積，在體內(nèi)氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。6CH3OH，和鹽的結(jié)晶水合物類似，甲醇蒸氣能和空氣形成爆炸性混合物，～%（體積）。甲醇最早從木材干餾得到故又稱木醇或木精甲醇又名；其物理化學(xué)性質(zhì)為：℃，℃，℃，℃，(空氣=1)，(100mmHg ℃)；能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混溶；遇熱、明火或氧化劑易著火；化學(xué)分子式為CH3OH，分子為極性分子。試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。常見的癥狀是，先是產(chǎn)生喝醉的感覺，數(shù)小時(shí)后頭痛，惡心，嘔吐，以及視線模糊。工業(yè)上用一氧化碳和氫氣的混合氣（合成氣）在一定的條件下制備甲醇。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。 甲醇的發(fā)展?fàn)顩r 甲醇的生產(chǎn)工藝發(fā)展1923年德國BASF公司首先用合成氣在高壓下實(shí)現(xiàn)了甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)，直到1965年，這種高壓法工藝是合成甲醇的唯一方法。70年代四川維尼綸廠引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料的95 kt/a低壓法裝置，采用英國ICI技術(shù)。 甲醇市場狀況自2002年初以來，我國甲醇市場受下游需求強(qiáng)力拉動，以及生產(chǎn)成本的提高，甲醇價(jià)格一直呈現(xiàn)一種穩(wěn)步上揚(yáng)走勢。我國政府已充分認(rèn)識到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。 甲醇精餾工藝流程的選擇目前，總體來說甲醇精餾的工藝大體可分為雙塔工藝流程和三塔工藝流程。雖然消耗高于三塔精餾工藝，但在年產(chǎn)5萬噸生產(chǎn)規(guī)模以下時(shí)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較占優(yōu)勢，其節(jié)能降耗途徑可以采用高效填料來達(dá)到降低蒸汽消耗的目的。（2）填料塔不宜處理含固體懸浮物的物料，而某些類型的板式塔（如大孔徑穿流板塔）可以有效地處理這種物系。（8）對熱敏性物系宜采用填料塔，因?yàn)樘盍纤?nèi)的滯液量比板式塔少，物料在塔內(nèi)的停留時(shí)間相對短。（2）處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。又因氣體在閥片下測水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時(shí)間，故收到很好的傳質(zhì)效果。近幾十年來，人們對浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)越來越豐富，積累的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計(jì)浮閥塔比