【正文】 初才完全摒棄了這一方法。市場的需求必然導(dǎo)致甲醇產(chǎn)量的迅速增加。以甲醇為原料制得的人工蛋白稱為甲醇蛋白。DistillationAbstractMethanol ，as an important organic chemical raw material，should be put forward more requirements for higher quality. Now understanding and getting familiar with the refining process of methanol are being more mon. Through the distillation operation, we can refine crude methanol. The　design needs to refine the methanol material till its contained alcohol purity amount to a percentage of . According to a modern understanding of the distillation process design of methanol， the threetowerdistillation technique of methanol is ahead of other processes for its low power consumption and the good quality of its products. Based on the threetowerdistillation process，this design does the material calculation， energy calculation and equipment selection for raw methanol. I also calculate the size of the main process equipmentatmospheric tower，make the layout of the workshop for the preliminary design and enable people to have a more profound understanding of the purification coarse for methanol. Key words：Methanol；Process design；Threetowerdistillation；Atmospheric tower目 錄1前言 1 1 甲醇的物理性質(zhì) 1 甲醇的化學(xué)性質(zhì) 1 甲醇的用途 1 甲醇工業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀 2 2 中國甲醇工業(yè)發(fā)展前景 4 甲醇精餾方法的比較 5 甲醇精餾的概述 5 甲醇精餾方法 52 精餾工藝流程的設(shè)計(jì) 7 甲醇精餾工藝流程比較 7 銅基催化劑合成粗甲醇的單塔精餾 7 銅基催化劑合成粗甲醇的雙塔精餾 7 銅基催化劑合成粗甲醇的三塔精餾 7 精餾設(shè)備的選擇 8 精餾塔的介紹和選擇 8 其他部分設(shè)備的介紹 11 113 工藝計(jì)算 13 物料衡算 13 預(yù)塔的物料衡算 13 主塔的物料平衡計(jì)算 14 能量衡算 14 預(yù)塔的熱量衡算 14 加壓塔的熱量衡算 16 常壓塔的熱量衡算 17 精餾系統(tǒng)能量結(jié)果匯總 184 常壓精餾塔設(shè)計(jì) 20 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 20 塔板數(shù)的計(jì)算 21 21 21 21 22 22 22 精餾段與提餾段的體積流量 23 23 24 塔徑計(jì)算 26 26 27 28 28 28 29 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 30 30 31 31 塔板負(fù)荷性能圖 32 32 液泛線 32 液相負(fù)荷上限線 33 漏液線 33 液相負(fù)荷下限線 33 常壓塔工藝計(jì)算匯總 34 35 塔高設(shè)計(jì) 35 接管設(shè)計(jì) 355結(jié)論 37謝辭 38參考文獻(xiàn) 39附錄 401前言 甲醇的物理性質(zhì)甲醇是最簡單的飽和一元醇，化學(xué)式為：，在常溫常壓下，單質(zhì)甲醇是無色、易揮發(fā)、有酒精氣味的有毒液體。而通過精餾操作，可以將粗甲醇進(jìn)行精制。繪制圖紙4張：工藝流程圖、重點(diǎn)主設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、部分車間平面圖、部分車間豎面圖。因此，甲醇工業(yè)的發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。根據(jù)對汽車代用能源的預(yù)測，甲醇是必不可少的替代品之一。根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)論對所需設(shè)備進(jìn)行選型。最后撰寫論文，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。Process Design of Section此外，在合成材料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染料和油漆等工業(yè)中，甲醛是不可缺少的溶劑和原料?？梢?，甲醇作發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，經(jīng)濟(jì)上是合理的，所以可以代替汽油作為輪船、機(jī)車、飛機(jī)的燃料，也可以做發(fā)電廠輪機(jī)的燃料。到了1661年，德國的Robert Boyle發(fā)現(xiàn)焦木酸含有一種“中性物質(zhì)”，稱它為木醇（Wood Alcohol）。高壓法甲醇生產(chǎn)裝置成功投產(chǎn)后，引起了世界各國廣泛重視，紛紛開展甲醇實(shí)驗(yàn)室研究進(jìn)行合成和工業(yè)生產(chǎn)開發(fā)。到了1982年，世界各國所采用ICI中低壓法生產(chǎn)的甲醇年總量達(dá)到1028萬噸，占世界甲醇總量的近50%，；而采用Lurgi低壓法已經(jīng)建成以及正在建設(shè)的甲醇生產(chǎn)裝置的總生產(chǎn)能力達(dá)到了606萬噸，占了世界甲醇總生產(chǎn)能力近30%。在未來的幾年內(nèi)，更多超大規(guī)模的甲醇生產(chǎn)裝置的集中投產(chǎn)，必將對國際甲醇生產(chǎn)和消費(fèi)市場產(chǎn)生重大的影響。進(jìn)入了90年代，隨著甲醇的需要快速增長，通過引進(jìn)技術(shù)和自主技術(shù)的開發(fā)建成數(shù)十套甲醇和聯(lián)醇的生產(chǎn)裝置，這樣使我國的甲醇行業(yè)得到了前所未有的進(jìn)步。假設(shè)甲醇生產(chǎn)的戰(zhàn)略儲備對于調(diào)節(jié)甲醇的市場價(jià)格、促進(jìn)煤化工的長期發(fā)展和保證我國能源的安全均有重要意義。例如反應(yīng)溫度偏高，甲醇分離不好，會生成醚類、醛類、酮類等羰基物；進(jìn)塔氣中水汽濃度過高，可能生成有機(jī)酸；催化劑及設(shè)備管線中帶入微量鐵，那么可能有各種烴類生成；原料氣中脫硫不盡，會生成硫醇、甲基硫醇，使甲醇呈異臭。（2）化學(xué)精餾方法 當(dāng)采用蒸餾的方法不能將雜質(zhì)降低至精甲醇所要求的指標(biāo)時(shí)，則需要用化學(xué)凈化的方法破壞掉這些雜質(zhì)。2 精餾工藝流程的設(shè)計(jì) 甲醇精餾工藝流程比較 銅基催化劑合成粗甲醇的單塔精餾由于催化劑為銅基催化劑，較使用鋅鉻催化劑得到的粗甲醇產(chǎn)品中的還原性雜質(zhì)的含量大大的減少，特別是二甲醚的含量幾十倍的降低了，因此在取消了化學(xué)凈化步驟的同時(shí)，甚至可以將甲醇水重組分在一個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行分離，這樣就可以獲得一般工業(yè)上所需要的精甲醇。主精餾塔主要除去重組分，其中包括了水、乙醇和高級醇等，同時(shí)得到符合要求的精甲醇。粗甲醇在槽內(nèi)加入堿液進(jìn)行中和后進(jìn)再沸器加熱，然后進(jìn)入預(yù)塔，在預(yù)塔頂分離出輕組分，塔釜液由預(yù)塔的塔釜送出，經(jīng)過加壓泵送至加壓塔。精餾塔的優(yōu)劣直接影響到了生產(chǎn)裝置中產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的回收率、生產(chǎn)能力以及污水處理等環(huán)保問題。根據(jù)本設(shè)計(jì)，年產(chǎn)量10萬噸精甲醇，物料量比較大，應(yīng)該采用板式塔。它的每層塔板上開著若干個(gè)小孔，孔上還焊有短管來作為上升氣體通道，稱之為升氣管。但是目前仍有采用的工廠。由于過去對于篩板塔的性能研究并不充分，認(rèn)為操作不易穩(wěn)定，所以沒有普遍采用，直到20世紀(jì)的50年代初，對篩板塔結(jié)構(gòu)和性能作了較充分的研究，認(rèn)識到了 只要設(shè)計(jì)合理和操作正確，同樣可以獲得較滿意的塔板效率，以及可觀的操作彈性，所以近年來篩板塔的應(yīng)用又日漸廣泛。浮閥開度隨著氣體負(fù)荷而改變。可見浮閥塔的優(yōu)點(diǎn)明顯：第一，生產(chǎn)能力大。第五，塔的造價(jià)低。冷凝器其作用正好相反，將蒸汽進(jìn)行冷凝為液體，部分或者全部冷凝液參與回流，提供精餾塔內(nèi)下降的液流，保證氣液相傳質(zhì)。從加壓塔底部出來的粗甲醇因加壓塔自身的壓力直接通過預(yù)熱器（E01c）加熱后輸送到常壓塔（T03）。(1)進(jìn)料帶入熱量進(jìn)料帶入加壓塔的熱量列表37表37加壓塔精餾入熱表物料進(jìn)料回流液加熱蒸汽組分甲醇水＋堿液甲醇流量kg/h溫度℃100100115比熱kJ/kg℃熱量kJ/hQ蒸汽總計(jì)kJ/hQ蒸汽則有吧Q入＝Q進(jìn)料＋Q回流＋Q蒸汽 ＝＋＋Q蒸汽 ＝＋Q蒸汽(2)物料帶出熱量出料帶出加壓塔的熱量列表38表38 加壓塔精餾出熱表物料精甲醇回流液塔底出料熱損失組分甲醇甲醇甲醇水＋堿流量kg/h溫度℃115115124124比熱kJ/kg℃汽化熱熱量kg/h5%Q入所以有 Q出＝Q精甲醇＋Q回流＋Q塔底＋Q熱損失 ＝＋＋＋＋5%Q入 ＝＋5%Q入 根據(jù)加壓塔精餾能量守恒 即：Q入＝Q出 也即：＋Q蒸汽＝＋5%Q入 解得：Q蒸汽＝ 加壓塔采用中壓蒸汽加熱所需要的蒸汽量為G2蒸汽＝＝回流液和產(chǎn)品的冷凝潛熱 Q潛＝（＋）＝ 可提供給常壓塔再沸器的熱量為： Q供＝Q潛（1－5%）＝（1－5%）＝ 常壓塔的熱量衡算設(shè)計(jì)的操作條件為：塔頂溫度65℃，塔釜溫度105℃，進(jìn)料溫度70℃，回流液溫度為40℃，冷卻水進(jìn)口溫度30℃，出口溫度40℃，.(1)物料帶入熱量常壓塔的入塔能量見下表表39常壓塔入熱表物料進(jìn)料回流液再沸器加熱組分甲醇水＋堿甲醇流量kg/h溫度℃7070040比熱kJ/kg℃熱量kg/hQ加熱 有 Q入＝Q進(jìn)料＋Q回流液＋Q加熱 ＝＋＋＋Q加熱 ＝＋Q加熱 (2)物料帶出熱量常壓塔的出塔熱量見下表表310 常壓塔出熱表物料精甲醇回流液釜液熱損失成分甲醇甲醇甲醇水＋堿流量kg/h溫度℃6565105105比熱 kJ/kg℃2,96潛熱kJ/kg熱量kJ/h5%Q入 則有 Q出＝Q精甲醇＋Q回流液＋Q釜液＋Q熱損失 ＝＋＋＋＋5%Q入 ＝＋5%Q入 根據(jù)常壓塔精餾的能量守恒 有 Q入＝Q出 即 ＋Q加熱＝＋5%（＋Q加熱）解得 ： Q加熱＝又因?yàn)槌核晒幔篞供＝中壓蒸汽加熱量為：Q蒸汽＝Q加熱－Q供＝－＝所以得到所需蒸汽量： G3蒸汽＝＝冷卻水用量計(jì)算 對熱流體：Q入＝44278240kJ/h Q出＝Q精甲醇（液）＋Q回流液（液）＝（＋）40＝ Q傳＝Q入（1－5%）－Q出＝4427824095%－＝所以冷卻水的用量為：G3水＝＝ 精餾系統(tǒng)能量結(jié)果匯總（1）外加蒸汽總量：G蒸汽＝G1蒸汽＋G2蒸汽＋G3蒸汽 ＝＋＋ ＝（2）冷卻水總量：G水＝G1水＋G3水 ＝＋ ＝（3）熱量平衡匯總見下表：表311 精餾系統(tǒng)能量衡算總表項(xiàng)目物流預(yù)塔加壓塔常壓塔帶入熱量kJ/h進(jìn)料回流加熱合計(jì)帶出熱量kJ/h塔頂出料塔釜出料熱損失合計(jì)4 常壓精餾塔設(shè)計(jì)已知： （1）% （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(jìn)料溫度：70℃ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）常壓塔進(jìn)料的液相中甲醇的含量：100%＝≈查表[1]%。 已知Wd ＝，選取的無效邊緣區(qū)Wc ＝，泡沫區(qū)的寬度Ws ＝，則可以計(jì)算出鼓泡區(qū)的面積[10]：其中， 所以： 根據(jù)物系無腐蝕性，可以選用的碳鋼板，其孔直徑，按正三角形排列，取孔中心距 那么 個(gè)按照N=1880個(gè)重新?lián)Q算F，如下：則有：可見，閥孔動(dòng)能因素變化很小，符合要求。由，得到：那么： 液相負(fù)荷下限線 取板上液層高度how ＝由以上各線的方程式，畫出塔的操作負(fù)荷性能圖：從圖里可以看出：。因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)明顯：第一，生產(chǎn)能力大；第二，操作彈性大；第三，塔板的效率高；第四，氣體的壓強(qiáng)降及液面落差比較小；第五，塔的造價(jià)低。數(shù)十個(gè)個(gè)學(xué)生的論文需要李老師指導(dǎo)，可見他的任務(wù)量很大，但李老師仍然不辭辛苦、盡自己最大的努力指導(dǎo)、幫助我們克服寫論文中遇到的難題，他的精神將一直激勵(lì)著我們。s higher oc tane rating, thereby improving engine efficiency, this adv