【正文】 ，國內(nèi)大型甲醇(10萬噸以上)新上項(xiàng)目大多采用填料為主要的分離部件，另外國內(nèi)需要擴(kuò)產(chǎn)改造的甲醇項(xiàng)目也很多，應(yīng)用填料塔技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的板式塔甲醇精餾系統(tǒng)進(jìn)行改造也屢見不鮮。近年來精餾部份的實(shí)際能耗相對(duì)穩(wěn)定，故隨著甲醇生產(chǎn)總能耗的下降，精餾部份所占比例反而上升。表5 國內(nèi)甲醇產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)一級(jí)二級(jí)三級(jí)外觀無色透明液體，無可見雜質(zhì)無色透明液體，無可見雜質(zhì)無色透明液體，無可見雜質(zhì)色度（鉑鈷）號(hào)≤51015密度（20）g/cm2～～～餾程（，760mmHg）沸程～～～蒸餾量，ml98以上98以上98以上溫度范圍（177。⑶ 中壓法中壓法(～ Mpa)隨著甲醇工業(yè)的大型化，在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力發(fā)展成為中壓法。其還是重要的溶劑，亦可摻入汽油作替代燃料使用。 甲醇的安全性甲醇被人飲用后，就會(huì)產(chǎn)生甲醇中毒。[1]甲醇的電導(dǎo)率，主要決定于它含有的能電離的雜質(zhì)，如胺、酸、硫化物和金屬等。甲醇的粘度、密度等性質(zhì)隨溫度改變?nèi)绫?所示。例如甲醇可以裂解制氫，用于燃料電池，日益引人注目。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域。該法選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗。不論甲醇合成工藝如何改進(jìn)，粗甲醇中總是含有較多的雜質(zhì)，需通過精餾方法除去雜質(zhì)，所以最終決定精甲醇質(zhì)量的步驟仍在精餾工序。甲醇生產(chǎn)最終工序精餾的能耗要占總能耗的10％～20％。浮閥塔板效率高分離精度好，浮閥塔板的形式多種多樣，應(yīng)用到甲醇精餾上很普遍，其它的幾種塔盤在國內(nèi)甲醇行業(yè)多有應(yīng)用。中國石化北京設(shè)計(jì)院把Aspen Plus軟件應(yīng)用于煉油廠污水處理工藝過程不同設(shè)計(jì)階段中。預(yù)精餾塔用以分離輕組分（二甲醚等）和溶解的氣體（氫氣、一氧化碳、二氧化碳等），塔頂取出的氣體包括不凝性氣體、輕組分、水蒸汽以及甲醇，經(jīng)過冷凝，大部分水分和甲醇回流入塔。[12]根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行比較具體參見表8。同時(shí)因?yàn)榧訅核统核鳟a(chǎn)出一部分精甲醇,這兩個(gè)塔采用較高的理論板數(shù),高沸點(diǎn)組分不易被帶到塔頂產(chǎn)品中。對(duì)精餾過程來說，精餾塔是使過程得以進(jìn)行的重要條件，性能良好的精餾設(shè)備，為精餾過程創(chuàng)造了良好的條件。[20]冷凝器的作用是將塔頂上升的蒸汽進(jìn)行冷凝，使之成為液體，之后將一部分冷凝液從塔頂回流入塔，以提供塔內(nèi)下降的液流，使之與上升氣流進(jìn)行逆流傳質(zhì)接觸。⑷ 壓力壓力對(duì)系統(tǒng)的影響非常大。⑵ 重組分在物料系統(tǒng)中的重組分C4H9OH全部由主精餾塔D702塔底排出。此時(shí)，為了計(jì)算簡便：設(shè)二甲醚、丁醇全部進(jìn)入精餾系統(tǒng)（汽液平衡常數(shù)為0）。圖8 RP管型選擇圖（單殼層、雙管層） 圖9 RP管型選擇圖（雙殼層、四管層）總傳熱系數(shù)：由公式可得總傳熱面積：該小節(jié)主要計(jì)算管、殼程傳熱膜系數(shù)，確定污垢熱阻，求出總傳熱系數(shù)，并與估算時(shí)所取用的傳熱系數(shù)進(jìn)行比較。[2731] Aspen Plus軟件介紹化工流程模擬需選用適宜的軟件，通過相關(guān)軟件的操作運(yùn)行，在計(jì)算機(jī)上就可對(duì)實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的了解與檢測，是連接理論研究及落實(shí)應(yīng)用于實(shí)際的橋梁。Aspen Plus經(jīng)過多次的改進(jìn)、升級(jí)與擴(kuò)充，現(xiàn)下己成為業(yè)界公認(rèn)的大型化工模擬軟件。為了更合理逼真地接近具體的工況，在選定合適的流程模型后還需要進(jìn)一步對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，參數(shù)的設(shè)置包括有對(duì)流股、模型裝置、全局設(shè)定及特殊環(huán)境設(shè)定等。通過靈敏度分析模塊的相關(guān)設(shè)置，可以選定某一變量成為特定變量。③ 結(jié)果輸出計(jì)算之后的結(jié)果輸出有多種方式，可以以圖表查看，也可生成報(bào)告文件査看。對(duì)選型選定后正式進(jìn)入到軟件界面。在選定流股后，軟件會(huì)根據(jù)模塊特性自動(dòng)對(duì)模塊的進(jìn)出口以髙亮方式顯示，一般以兩種顏色標(biāo)注，方便于用戶進(jìn)行連接，亮紅為該裝置的必連口，即此端口若未被連入模型，則無法正常運(yùn)行仿真。根據(jù)工藝流程的分析以及反應(yīng)物物性分析進(jìn)行選擇，對(duì)于某些特殊物質(zhì)可利用亨利組分進(jìn)行推斷。若仿真結(jié)果出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，可以在仿真結(jié)果窗口清晰的看到是哪個(gè)裝置（或流程連接方面）出現(xiàn)問題。圖10 換熱器連接示意圖圖11 DSTU連接示意圖圖12 flasH2連接示意圖圖13為甲醇三塔的初始模型。3. 確定工藝流程圖中不予表達(dá)的輔助設(shè)備或公用設(shè)備位置。⑵ 經(jīng)濟(jì)效果要好車間平面布置設(shè)計(jì)應(yīng)簡潔、緊湊，已達(dá)到最小的占地面積；車間立面布置應(yīng)盡量將高達(dá)的設(shè)備布置在室外，如不能布置在室外的盡量單獨(dú)處理，且盡量降低廠房的高度，以減少建設(shè)費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。廠房的柱網(wǎng)布置，要根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)而定，生產(chǎn)類別為甲、乙類生產(chǎn)及大型石化裝置，宜采用框架結(jié)構(gòu)，采用的柱網(wǎng)間距一般為6m，也有采用9m、12m?；S廠房可根據(jù)工藝流程的需要設(shè)計(jì)成單層、多層或單層與多層相結(jié)合的型式。有爆炸危險(xiǎn)車間宜采用單層，廠房內(nèi)設(shè)置多層操作臺(tái)以滿足工藝設(shè)備位差的要求。上下層防火墻應(yīng)設(shè)在同一軸線處。不允許有顯著溫度變化，不能受大氣影響的一些設(shè)備，如反應(yīng)罐、各種機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)備、裝有精密度極高儀表的設(shè)備及其他應(yīng)該布置在室內(nèi)的設(shè)備，則應(yīng)布置在室內(nèi)。為了考慮整齊美觀，可采取下列方式布置：成排布置的塔，如可能時(shí)可設(shè)置聯(lián)合平臺(tái)；換熱器并排布置時(shí)，推薦靠管廊側(cè)管程接管中心線取齊；離心泵的排列應(yīng)以泵出口管中心線取齊；臥式容器推薦以靠管廊側(cè)封頭切線取齊。⑨ 根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需要和可能，適當(dāng)預(yù)留擴(kuò)建余地。在底層吊裝孔附近要有大門，使需要吊裝的設(shè)備由此進(jìn)出。如離心機(jī)由于工藝要求或者其他原因不能布置在底層時(shí)，應(yīng)由土建專業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取有效的防振措施。⑨ 凡有腐蝕介質(zhì)的設(shè)備，通常集中布置并設(shè)圍堰，以便其地面作耐腐蝕鋪砌處理和設(shè)酸性下水系統(tǒng)。適用于：貨運(yùn)吞吐量大，就進(jìn)鐵路線，特別有自備貨車或槽車的。④ 合成弛放氣：甲醇合成弛放氣，主要含有HCO、NCOCH4等，在用水洗滌回收甲醇后與儲(chǔ)罐氣混合，一部分作轉(zhuǎn)化預(yù)熱爐的燃?xì)?，其余送鍋爐燃燒。出水經(jīng)沉淀后進(jìn)入接觸氧化池進(jìn)一步處理，去除水中的有害物質(zhì)，好氧池及接觸氧化池內(nèi)鼓入足夠的空氣滿足生化處理的需要，最后出水經(jīng)沉淀并加壓后回用。⑶ 防靜電甲醇在管內(nèi)流動(dòng)摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，一般靜電雖然電量不大，但電壓很高，會(huì)因放電而產(chǎn)生電火花，甲醇的電阻率較低，一般情況下是不容易產(chǎn)生靜電的，盡管如此，甲醇在生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過程中，應(yīng)防止一旦產(chǎn)生和積蓄靜電可能造成的火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)，防靜電措施主要有：接地、控制流速、延長靜置時(shí)間、改進(jìn)灌注方式。防雷裝置就是利用高出被保護(hù)物的突出地位，把雷引向自身，然后通過引下線和接地裝置，把雷電泄入大地，以保護(hù)建筑物及生產(chǎn)設(shè)備免受雷電襲擊。必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸；眼睛受污染，立即用洗眼器沖洗及2%的碳酸氫鈉溶液沖洗；根據(jù)二氧化碳結(jié)合力，用碳酸氫鈉或乳酸鈉糾正酸中毒，就醫(yī)。從事甲醇生產(chǎn)和使用的人員要經(jīng)過消防知識(shí)和實(shí)際操作培訓(xùn)，懂得防火知識(shí)和會(huì)使用滅火器撲滅初期小火，消防人員必須配備和穿戴防護(hù)服和防護(hù)面具。③ 延長靜置時(shí)間：甲醇等液體注入儲(chǔ)槽時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的靜電荷，液體內(nèi)的電荷將向器壁和液面集中并可慢慢泄露消散，完成這一過程需要一定時(shí)間，因此可采取適當(dāng)增加靜置時(shí)間的辦法來消除靜電。⑷ 噪聲的處理對(duì)產(chǎn)生高噪聲的壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵等振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，在設(shè)備選型時(shí)選用低噪聲設(shè)備，并加設(shè)消聲器及隔音器操作室，使噪聲值降到85dB以下，執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》使噪聲對(duì)環(huán)境影響減至最小程度。② 汽包連排污水：經(jīng)排污膨脹器減溫減壓后直接外排。圖13 總出入口人流與物流的幾種布置沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 非工藝設(shè)計(jì)與安排第七章 非工藝設(shè)計(jì)與安排“三廢”及噪聲的處理⑴ 廢氣的處理① 甲醇精餾不凝氣：甲醇精餾不凝氣，主要污染物為CO、COCHNCH3OH、C2H5OH，采用軟水吸收甲醇，小于40m高度排放。下面從兩個(gè)方面進(jìn)行討論：交通運(yùn)輸條件、道路設(shè)計(jì)條件。⑤ 設(shè)備不應(yīng)布置在建筑物的沉降縫或伸縮縫處。如不設(shè)永久性起重運(yùn)輸設(shè)備，則應(yīng)考慮有安裝臨時(shí)起重運(yùn)輸設(shè)備的場地及預(yù)埋吊鉤，以便懸掛起重葫蘆。經(jīng)常搬動(dòng)的設(shè)備應(yīng)在設(shè)備附近設(shè)置大門或安裝孔，不經(jīng)常檢修的設(shè)備，可在墻上設(shè)置安裝孔。⑤ 除熱膨脹有要求的管道外，要盡可能地縮短設(shè)備間管線。通常把計(jì)量槽、高位槽布置在最高層，主要設(shè)備如反應(yīng)器等布置在中層，儲(chǔ)槽等布置在底層。[3235]化工廠的設(shè)備布置，在氣溫低的地區(qū)或有特殊要求者，均將設(shè)備布置在室內(nèi)，一般情況可采用室內(nèi)與露天聯(lián)合布置，在條件許可的情況下，采取有效措施，最大限度地實(shí)現(xiàn)化工廠的聯(lián)合露天化布置。泄壓面積與廠房體積的比值應(yīng)符合建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范要求。廠房的垂直布置要充分利用空間，每層高度取決于設(shè)備的高低、安裝的位置、檢修要求及安全衛(wèi)生等條件。在進(jìn)行車間布置時(shí)，應(yīng)考慮廠房安全出入口，一般不應(yīng)少于兩個(gè)。⑸ 要留有發(fā)展余地有些設(shè)施或裝置，由于設(shè)計(jì)投資較大，資金緊張，或已經(jīng)預(yù)計(jì)到將來的銷售情況會(huì)越來越好，經(jīng)和建設(shè)單位協(xié)商，在布置設(shè)計(jì)時(shí)，要留有發(fā)展余地，以便將來擴(kuò)建或增建。7. 車間布置基本條件車間外部條件。特別的，對(duì)于大型以及特大型的化工廠區(qū)而言，規(guī)范、科學(xué)的車間布置在防范事故的發(fā)生、提高工作效率、減小環(huán)境污染等等方面起著至關(guān)重要的作用。 甲醇三塔初始模擬搭建在進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬之前，需要搭建精餾過程模型。較常用的參數(shù)設(shè)置有壓降、進(jìn)出口溫度等變量。在具體的工程生產(chǎn)過程中往往要考慮其所處環(huán)境的狀況，南方或北方環(huán)境溫度的差別，氣壓差別這些對(duì)于裝置都存在不同程度的影響，而全局設(shè)定就是針對(duì)這一差別可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整使模型更近于實(shí)際工況。同一模塊軟件提供不同圖例選擇供用戶選擇，可以根據(jù)流程的需要及圖面情況選擇合適的模塊，模塊的名稱也可以進(jìn)行相關(guān)設(shè)置修改。 基于Aspen Plus穩(wěn)態(tài)模擬的甲醇三塔模型搭建 甲醇三塔穩(wěn)態(tài)模擬基本步驟⑴ 用戶界面啟動(dòng)及方式選擇本仿真釆用的是Aspen Plus軟件，Aspen Plus軟件的模擬無需配備網(wǎng)絡(luò)只在本地計(jì)算機(jī)就可完成相關(guān)操作模擬在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)用戶界面后，與其它軟件相似的是可以對(duì)新文件選擇其打開方式。除此之外軟件也支持由命令輸入的方式，在數(shù)據(jù)輸入的文件中用于注釋的語句能夠通過轉(zhuǎn)化變成利于仿真的相關(guān)信息。這些模塊的不同組合可以滿足不同工藝流程的需求。⑴ 物性數(shù)據(jù)庫化工過程是千差萬別的，不同的反應(yīng)原理不同的反應(yīng)式，各種物質(zhì)對(duì)應(yīng)的特性本就不同進(jìn)行反應(yīng)后又有所差別，因此化工流程模擬軟件就需要一個(gè)盡量完善的數(shù)據(jù)庫，而Aspen Plus在這一點(diǎn)上是相對(duì)出色的。在理論研究方面，化工過程模擬是相關(guān)研究發(fā)設(shè)計(jì)的有力保障，在具體生產(chǎn)過程中，化工過程模擬是使其從經(jīng)驗(yàn)型向科技型轉(zhuǎn)變的有效手段。 確定設(shè)計(jì)選型由于兩流體溫差＜50℃，可選用固定管板式換熱器。[22]0℃各純i物質(zhì)
氣態(tài)，液態(tài)
H=0t℃各純i物質(zhì)
氣態(tài)，液態(tài)
Hit℃液體混合物
氣體溶于液體
HL其中：熱容的計(jì)算公式為：其中：n,xi ——分別表示摩爾流量和摩爾分率w,wi——分別表示質(zhì)量流量和質(zhì)量分率ΔHV,i——分表示汽化熱 D701熱量衡算進(jìn)入系統(tǒng)熱量(kJ/h)：離開系統(tǒng)熱量(kJ/h)：熱量衡算(kJ/h)：再沸器熱負(fù)荷(kJ/h)：加熱蒸氣流量（kg/h）：圖5 D701熱量衡算示意圖 D702熱量衡算進(jìn)入系統(tǒng)熱量(kJ/h)：離開系統(tǒng)熱量(kJ/h)：熱量衡算(kJ/h)：再沸器熱負(fù)荷(kJ/h)：加熱蒸氣流量（kg/h）：圖6 D702熱量衡算示意圖 主精餾塔冷凝器E708熱量衡算管程：精甲醇蒸汽→精甲醇液體殼程：冷卻水熱負(fù)荷(kJ/h)：冷卻水流量（kg/h）：圖7 E708熱量衡算示意圖沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 Error! No text of specified style in 第四章 設(shè)備計(jì)算 E708管殼式冷凝器選型在該小節(jié)中主要解決：傳熱量及對(duì)數(shù)平均溫度差，估計(jì)總傳熱系數(shù)及傳熱面積，試選適當(dāng)型號(hào)的換熱器等問題。表13 物質(zhì)代號(hào)一覽表物質(zhì)COCO2H2CH4N2ArCH3OHH2O(CH3)2OC4H9OH代號(hào)12345678910圖4 工藝流程簡圖流量：Vi ,其中 i= G，L，M，N，O，P，Q，R，S，T組成：wi,j,其中i= G，L，M，N，O，P，Q，R，S，T j=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10則有：VM表示M點(diǎn)的物料量，kg/h wM,j表示M點(diǎn)物料的質(zhì)量分率 xK,j , yK,j表示K點(diǎn)物料的液相、氣相mol分率以1kmol入口物料為計(jì)算基準(zhǔn)，由物料平衡和汽液平衡關(guān)系:物料平衡：，汽液平衡：由以上二式可得：式中，k[j]為j組分在系統(tǒng)操作條件下的汽液平衡常數(shù)。常壓塔塔頂壓力為常壓，塔釜壓力為170KPa。⑵ 溫度溫度對(duì)系統(tǒng)、對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，一般預(yù)精餾塔塔頂溫度控制在62～65℃，塔底溫度控制在76～82℃；加壓塔塔頂溫度控制在112～115℃，塔釜溫度控制在125～130℃；常壓塔塔頂溫度控制在保持在63～65℃，塔釜溫度為112～115℃。并且常根據(jù)塔板間有無降液管溝通而分為有降液管和無降液管兩大類，其中用的最多的是有降液管的板式塔，它主要由塔體、溢流裝置和塔板構(gòu)件構(gòu)成。[16]表9 甲醇四塔流程各塔產(chǎn)品質(zhì)量項(xiàng)目不凝氣精甲醇產(chǎn)品A**精甲醇產(chǎn)品B***雜醇油廢水甲醇產(chǎn)品流量,kg/h副產(chǎn)品流量,kg/h