【正文】 管長L，m9管徑，mmΦ25管子排列正三角形管中心距t，mm32管數(shù)n314殼程數(shù)Ns1折流板直徑，mm700折流板缺口高度175mm折流板厚，mm8折流板間距h，mm250折流板數(shù)量35第五章 結(jié)論本文通過對甲醇精餾工藝工段的設(shè)備設(shè)計，得到以下結(jié)論：1）分析了國內(nèi)甲醇不同工藝流程的本質(zhì)區(qū)別，確定了甲醇流程選擇的原則:常壓塔側(cè)線取舍取決于加壓塔設(shè)計壓力的選取。在此我衷心的向葛老師、和在設(shè)計中幫助我們的老師們表示深深的感謝！我的設(shè)計能夠很順利的完成，化工系各位老師對我的指導(dǎo)同樣使我受益匪淺。葛老師平時工作都很繁忙，但他們?yōu)榱宋覀兊脑O(shè)計傾注了大量心血和精力，在畢業(yè)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)都給我們悉心指導(dǎo)，才使得設(shè)計能夠順利進(jìn)行。根據(jù)公稱直徑，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》(化學(xué)工業(yè)出版社，2008)書中表134的對應(yīng)條目，獲得鞍座的具體尺寸和重量。⑤重量：單個左管箱隔板重=(10mm)103103kg(2）右管箱短節(jié)的選擇：①右管箱短節(jié)的內(nèi)徑與壁厚：右管箱短節(jié)為圓柱筒體，內(nèi)徑與壁厚選擇與設(shè)備殼體相同。標(biāo)記：法蘭—FM 700— JB4701—2000。(2）管箱隔板厚度的選擇：由于管程壓強(qiáng)降較小，用公式計算隔板厚度會小于GB151規(guī)定的隔板最小厚度（換熱器公稱直徑=600時，碳鋼隔板的最小厚度為10mm），所以直接選擇隔板厚度為10mm。選擇左管箱短節(jié)的長度為管口接管公稱直徑的兩倍，即2502=500mm。管板開孔形狀和內(nèi)表面環(huán)向槽的位置、尺寸見下圖： 、尺寸③拉桿安裝孔和管程隔板密封槽的尺寸見設(shè)備圖。（2）管板形狀：管板同時起到法蘭的作用，密封面為凸面，可以和管箱的法蘭(密封面為凹面)連接。選擇公稱壓力PN=，材料為Q235A，標(biāo)記為：HG20592 法蘭 PL 50(B) RF Q235A。接管的標(biāo)記：接管 Φ32 L=100 ③接管法蘭的選擇： 查《大學(xué)工程制圖》（華東理工大學(xué)出版社，2005）表145，接管外徑dH=32mm的板式平焊鋼制管法蘭的公稱通徑DN=25mm。（2）管口B管口B為廢水出口。循環(huán)水為低粘度流體，在接管中的合理流速u=——2m/s。缺口弓形高度為圓形板直徑的約1/4，本設(shè)計圓整為200mm?！?B. 管程對流傳熱系數(shù)αi＝ 管程流通截面積Si＝＝314/2＝㎡管程流體流速ui=Vs/Si=＝Rei＝＝＝普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr＝＝＝αi＝＝(m2===考慮15%的面積裕度，S=S39。第四章 常壓塔冷卻器的設(shè)計兩流體溫度變化情況：精甲醇進(jìn)口溫度71℃，出口溫度49℃；冷卻水進(jìn)口溫度25℃，出口溫度30℃。在實(shí)際的設(shè)計中取60塊理論板，加壓塔在提供給常壓塔熱源的基礎(chǔ)上，本身也是一個精餾產(chǎn)品塔，根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐，常壓塔取得AA級產(chǎn)品相對容易一些。 加壓塔模擬分析由于加壓塔回流方式接近泡點(diǎn)回流而非過冷回流，加壓塔塔頂產(chǎn)出精甲醇產(chǎn)品乙醇含量較常壓塔高。 32 = 。 四塔精餾工段工藝的物料衡算 甲醇精餾工段物料衡算任務(wù)已知：原料是粗甲醇，成分及含量如下成分含量（wt%）N2和ArCO2CH3OHCH3OCH3C2H5OHC4H9OHCH3OCCH3在預(yù)塔加入萃取水可提高醛、酮類物質(zhì)的相對揮發(fā)度，從而使其從塔頂采出。在堿存在下，酯發(fā)生皂化反應(yīng)，生成羧酸鹽：RCOOR’+NaOH → RCOONa + R’OH羧酸鈉溶于水，易于分離。 預(yù)精餾塔的作用預(yù)塔精餾的主要作用是脫除粗甲醇中的低沸點(diǎn)雜質(zhì)和可與甲醇形成共沸物的雜質(zhì)，它們一般由二氧化碳、醚類、胺類、烴類、酯類、醛酮類物質(zhì)組成。Aspen Plus還具有模擬固體和電解質(zhì)性質(zhì)的功能[13]。44個物性選擇集為處理各種操作條件和各種類型的混合物提供了靈活性[12]。這個有十五萬行的計算機(jī)程序稱Aspen(Advanced System for Process Engineering)，即工藝工程先進(jìn)系統(tǒng)，可用來模擬所設(shè)計的或運(yùn)行中的工廠的工業(yè)流程。目前在化工過程開發(fā)、設(shè)計和操作中已得到普遍應(yīng)用的主要是流程的穩(wěn)態(tài)模擬。選擇適宜的回流比，降低能量消耗。隨著進(jìn)料量的調(diào)節(jié)，各層塔板上的氣液組成重新分配，可以控制一定的靈敏板溫度與之相適應(yīng)。其調(diào)節(jié)的依據(jù)是根據(jù)塔的負(fù)荷和精甲醇的質(zhì)量。粗甲醇經(jīng)換熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔，脫除輕組分后(主要為不凝氣、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸點(diǎn)組分加壓后進(jìn)入加壓精餾塔；加壓精餾塔頂?shù)臍庀噙M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器，利用加壓精餾塔和常壓精餾塔塔頂、塔底的溫差，為常壓塔塔底提供熱源，同時對加壓塔塔頂氣相冷凝。為了提高預(yù)精餾塔后甲醇的穩(wěn)定性，并盡可能回收甲醇，塔頂采用兩級冷凝。 甲醇精餾流程發(fā)展 工藝流程概述常規(guī)甲醇精制流程可以分為兩大部分，第一部分是預(yù)精餾部分，另一部分是主精餾部分。易燃燒，其蒸汽能和空氣形成爆炸性混合物，～%(體積) [2]。根據(jù)甲醇質(zhì)量要求不同，甲醇精餾可分為一塔流程、雙塔流程和三塔流程。目前，我國甲醇產(chǎn)能已占世界總產(chǎn)能的1/4，而且，隨著甲醇衍生物及其下游產(chǎn)品的迅速發(fā)展和甲醇燃料的應(yīng)用，甲醇需求量還會越來越大，因此提高甲醇產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)消耗就越來越引起人們的關(guān)注。精制過程包括精餾與化學(xué)處理。現(xiàn)本文通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)和實(shí)際生產(chǎn)中的工藝資料，利用流程模擬軟件，使用專有的物性熱力學(xué)模擬計算了四塔甲醇精餾工藝流程，并和實(shí)際的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，同時對常規(guī)甲醇精餾工藝的不同流程的設(shè)計參數(shù)和操作參數(shù)進(jìn)行了總結(jié)和分析，提出了甲醇精餾系統(tǒng)的工藝設(shè)計原則和設(shè)備設(shè)計原則。甲醇通過ZMS5分子篩催化劑轉(zhuǎn)化為汽油已經(jīng)工業(yè)化為固體燃料轉(zhuǎn)化為液體燃料開辟了捷徑。甲醇市場競爭非常激烈，特別是近年來，隨著甲醇精餾技術(shù)的進(jìn)步和計算機(jī)在該領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，老的工藝裝置由于能耗過高，在市場競爭力下降，技術(shù)更新和技術(shù)進(jìn)步成為必走之路。 甲醇精餾工藝的雙塔流程（3）三塔流程描述從合成工序來的粗甲醇入預(yù)精餾塔，在塔頂除去輕組分及不凝氣，塔底含水甲醇由泵送加壓塔。對于固定進(jìn)料狀況的精餾塔來說，進(jìn)料狀況的改變，將會影響到產(chǎn)品質(zhì)量及損失情況的改變。對粗甲醇精餾，回流比過大或過小，都會影響精餾操作的經(jīng)濟(jì)性和精甲醇的質(zhì)量，一般在正常生產(chǎn)條件受到破壞或產(chǎn)品不合格時，才調(diào)節(jié)回流比。不論是其中甲醇濃度增加或降低，都會造成塔內(nèi)物料不平衡，形成輕組分下降或重組分上升，引起塔釜溫度降低或塔項溫度升高，加大了甲醇損失或降低了精甲醇的質(zhì)量。流程模擬的基本內(nèi)容為輸入有關(guān)化工過程的流程水平上的信息，并進(jìn)行有益于化工過程開發(fā)、設(shè)計和操作的分析[8]。利用流程模擬技術(shù)進(jìn)行全裝置工藝技術(shù)分析，改進(jìn)操作條件是在裝置中應(yīng)用的主要方向，效益非常顯著。該系統(tǒng)提供了包括流股混合器、流股分割器、反應(yīng)器、熱交換器、壓力變化器、單級平衡和多級平衡單元等29個單元操作模塊[11]。應(yīng)用Aspen Plus的優(yōu)化功能，可尋求工廠操作條件的最優(yōu)值以達(dá)到任何目標(biāo)函數(shù)的最大值。當(dāng)用戶通過Model Manager完成數(shù)據(jù)輸入后，即可進(jìn)行模擬計算，以交互方式分析計算結(jié)果，按模擬要求修改數(shù)據(jù)，調(diào)整流程，或修改調(diào)整輸入文件中的任何語句或參數(shù)。國內(nèi)亦有不少廠家的預(yù)塔較高,如大慶、吉林、蘭州、太原等化肥廠,以及80年代末、90年代初投建的小聯(lián)醇廠。這些醇溶性雜質(zhì)對精甲醇水溶性特別敏感，只要甲醇中殘存幾十g/m3 ，其水溶液就會混濁，達(dá)不到精甲醇水溶性的要求。 回流比的選擇回流比對精餾塔操作影響很大，直接關(guān)系著培內(nèi)各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。塔頂易揮發(fā)組分回收率塔底難揮發(fā)組分回收率 甲醇精餾工段物料衡算以精甲醇年產(chǎn)40萬噸計， %，則每年所需粗甲醇總量為：400000/=443017t/y年工作日以330天計，則精甲醇每日、每小時產(chǎn)量為：400000/330=每日、每小時所需粗甲醇量為：443017/330=1）粗甲醇組成（1）甲醇含量：%（2）水含量：%（3）輕餾分含量：二甲醚 % 丙酮 %（4）初餾分含量：乙醇 % %（5）不凝氣體：氮?dú)?% 氬氣 % 二氧化碳 %2） 預(yù)塔物料衡算(1)入料：①粗甲醇入料量：55936kg/h②堿液每噸精甲醇消耗92%的NaOH ，則消耗10%的堿液量： =則甲醇年消耗量：24330=298t堿帶入的水量=（）=（相當(dāng)于加入的萃取水量）③粗甲醇含水量=55936=水量=粗甲醇含水量+堿液含水量=+=④輕餾分量=55936=⑤初餾物=55936=⑥不凝氣體=55936=總?cè)肓狭?粗甲醇量+堿液量=55936+=（2）出料①甲醇：50505 kg/h②水量： kg/h③NaOH: kg/h④輕餾分：⑤初餾物： kg/h⑥不凝氣： kg/h其中：氣相 塔頂=輕餾分+不凝氣= + = kg/h液相 塔底=甲醇+水+初餾物+NaOH=50505+++=55212 kg/h（3）預(yù)塔回流量脫醚塔回流量回流比一般R20,且考慮到節(jié)省能源的問題。、常壓塔、回收塔采出甲醇的濃度加壓塔采出甲醇的濃度，%；常壓塔采出甲醇的濃度，%；回收塔采出甲醇的濃度，%。丙酮基本上都富集于不凝氣中了。（1）理論板數(shù)模擬分析在實(shí)際的工程設(shè)計中，常壓塔仍然按85塊實(shí)際塔板設(shè)計。===℃⑶冷卻水用量===87753kg/h總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù)===13710===(m2K)殼程傳熱系數(shù)假設(shè)殼程的傳熱系0 = 290W/(m2長度定為9000mm。換熱器內(nèi)流體的流動阻力管程流動阻力∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNpNs