【正文】 預(yù)精餾塔工藝計算 物料衡算預(yù)精餾塔的目的是首先對從合成塔過來的粗甲醇進行初步精餾，主要目的是除去其中的輕餾分，將甲醇作為重組分留在塔底以作為后續(xù)塔的進料，通過后面的加壓塔、常壓塔和回收塔對甲醇精餾得到精甲醇，因此預(yù)精餾塔的主要產(chǎn)品是輕餾分，所以此塔的物料衡算應(yīng)取輕餾分的量進行計算。本設(shè)計取塔頂空間為 。座圈焊固在基礎(chǔ)環(huán)上，基礎(chǔ)環(huán)的作用，一是將載荷傳給基礎(chǔ)，二是在它的上面焊制地腳螺栓座，地腳螺栓座是由兩塊筋板、一塊壓板和一塊墊板組成，地腳螺栓正是通過地腳螺栓座將裙座牢牢地固定在基礎(chǔ)上。代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓 =。缺點是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。因釜殘液幾乎為水，故其焓可按純水進行計算，即=?39。 本設(shè)計建廠地區(qū)為永城。表 24物料衡算表物料 流量（kmol/h） 組成 物料 物流（kmol/h）精餾段上升蒸汽量 V 提餾段上升蒸汽量 V’ 精餾段下降液體量 L 提餾段下降 進料 F 甲醇 水 塔頂產(chǎn)品 D 甲醇 水 塔底殘液 W 甲醇 水 液體量 L’ 熱量衡算 [3]①加熱介質(zhì)的選擇常用的加熱劑有飽和水蒸汽和煙道氣。全塔高度=塔頂空間 +塔內(nèi)液體分布器高度 +塔底空間 +裙座高度+填料層高度 H=++++= 根據(jù)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)選取塔徑為 2800mm。對于填料塔而言，塔底空間是指最后一層填料底線到塔底切線的距離。 全塔高度和塔徑的確定 [5]精餾段填料選擇為 TJW2 型，精餾段填料高度為 3650mm，提餾段填料選擇為 TJH50 型，提餾段填料高度為 11200mm，全塔填料高度為14850mm，即 。 回收精餾系統(tǒng)常壓精餾塔底出來的廢水，含有 2%左右的甲醇，經(jīng)回收精餾塔進料泵加壓后，進入回收精餾塔 C15504，塔頂出來的氣相，進回收精餾塔冷凝器E15509 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 45℃ 左右，進入回流槽 T15504，回流槽出來的液體經(jīng)回收精餾塔回流泵加壓后，部分進回收精餾塔頂部作回流液，其余去中間罐區(qū)的雜醇油儲罐。預(yù)精餾塔塔釜的預(yù)后甲醇經(jīng)液位控制后去加壓精餾塔進一步精餾。 甲醇的沸點和蒸汽壓甲醇的沸點隨壓力變化如表 15 所示。常溫常壓下，純甲醇是無色透明的、易流動、易揮發(fā)的可燃液體，具有與乙醇相似的氣味。在一定的壓強下，混合物的泡點和露點都取決于混合物的組成，因此可以用容易測量的溫度來預(yù)示塔內(nèi)組成的變化。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁應(yīng)指出，在采出率 一定的條件下，若以增大 R 來提高 ，則有以下FDDx限制：①受精餾塔理論板數(shù)的限制，因為對一定的板數(shù)，即使 R 增到無窮大（全回流） ， 有一最大極限值；Dx②受全塔物料平衡的限制，其極限值為 DFx? 在實際生產(chǎn)中，加入精餾塔中的原料液可能有五種熱狀況：①溫度低于泡點的冷液體；②泡點下的飽和液體；③溫度介于泡點和露點之間的氣液混合物；④露點下的飽和蒸汽；⑤溫度高于露點的過熱蒸汽。而 和 決定于氣液平衡關(guān)DxW系（ ） 、 、q、R 和理論板數(shù) （適宜的進料位置） ，因此 D 和 W 或采?FxTN出率 與 只能根據(jù) 和 確定，而不能任意增減，否則進、出塔的兩DxW個組分的量不平衡，必然導(dǎo)致塔內(nèi)組成變化，操作波動，使操作不能達到預(yù)期的分離要求。P 如果已經(jīng)知道某液體組分在某溫度下的飽和蒸汽壓，就可以利用拉烏爾定律計算出該液體與另一液體構(gòu)成不同濃度混合液的氣相分壓。 對于粗甲醇中的雜質(zhì)，通常以甲醇的沸點為界，分為輕組分雜質(zhì)和重組分雜質(zhì)。優(yōu)質(zhì)甲醇的指標(biāo)集中表現(xiàn)在沸程短，純度高，穩(wěn)定性好并含有機雜質(zhì)量極小。決定粗甲醇質(zhì)量的主要因素?zé)o疑是催化劑，銅系催化劑的選擇性顯然處于優(yōu)越的地位，反應(yīng)溫度也低，副反應(yīng)少，因此制得的粗甲醇含雜質(zhì)較少。如有氮的存在，還發(fā)現(xiàn)有易揮發(fā)的胺類。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，精餾塔的內(nèi)徑越來越大，于是氣液分布不均問題顯得突出，效率大幅下降，直徑大于 2 米的塔的效率已相當(dāng)?shù)?，溝流和邊界效?yīng)嚴(yán)重，為解決這些問題，人們開發(fā)了板式塔，但是板式塔的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝精度要求高，因而人們又加緊了對填料塔放大技術(shù)的攻關(guān)，在解決了氣液分布等問題后，大型裝置又開始使用填料塔。另外為了減少甲醇的損失，增加了一個塔,以對污水中的甲醇進行回收處理，故現(xiàn)在一般叫 3+1 塔工藝流程。生產(chǎn)控制中采用的較小回流比, 提高了精甲醇質(zhì)量, 降低了泵的揚程, 節(jié)省了電耗。5萬t/a 以上的企業(yè)宜選擇三塔精餾工藝, 因為隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大, 三塔精餾工藝的節(jié)能、高效優(yōu)勢才能體現(xiàn)出來。近年來,隨著甲醇合成銅基催化劑的廣泛應(yīng)用和氣體凈化水平的提高, 粗甲醇生產(chǎn)中的副反應(yīng)減少和雜質(zhì)的降低, 此工藝流程已經(jīng)很少采用。然后，仍以蒸餾的方法在塔的底部或底側(cè)脫除水和重組分，從而獲得純凈甲醇組分。　　投資模式：單打獨斗 PK 合作運營　　如果談到國內(nèi)甲醇生產(chǎn)的后天不足，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為主要是目前國內(nèi)甲醇裝置建設(shè)大多是獨資企業(yè)，少有合資合作。而國外以天然氣為原料的大型甲醇裝置，基本屬于清潔生產(chǎn)，對環(huán)境影響較小，環(huán)保投入也相應(yīng)較小?！　獯笮图状佳b置集中投產(chǎn)后，傳統(tǒng)的銷售渠道無法消化驟然增多的甲醇。國外企業(yè)裝置規(guī)模大，公用設(shè)施分?jǐn)偼顿Y就少，且采用天然氣路線，單位產(chǎn)能投資大幅下降，成本競爭力大為增強。這些都影響成本。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。其原理是，甲醇本身無毒，而代謝產(chǎn)物有毒，因此可以通過抑制代謝的方法來解毒。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。甲醇有毒，誤飲 5～10 毫升能雙目失明，大量飲用會導(dǎo)致死亡。甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)中一個重要的領(lǐng)域。院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績答 辯 情 況回 答 問 題提 出 問 題 正 確基 本正 確有 一般 性錯 誤有 原則 性錯 誤沒 有回 答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘 要甲醇最早由木材和木質(zhì)素干餾制的，故俗稱木醇，這是最簡單的飽和脂肪組醇類的代表物。無色、透明、高度揮發(fā)、易燃液體。本設(shè)計選擇了以 50 萬 t/a 甲醇精餾的產(chǎn)量作為生產(chǎn)計算與設(shè)計的任務(wù)，參考了河南永城永煤集團龍宇煤化工甲醇廠甲醇精餾的工藝，本設(shè)計從工藝角度對其生產(chǎn)過程和主要設(shè)備進行了物料衡算、塔設(shè)備簡捷法計算、熱量衡算、換熱器設(shè)計等工藝計算。禁酒的國家，把甲醇摻入酒精中成變性酒精，使其不能飲用。在甲醇生產(chǎn)工廠，中國有關(guān)部門規(guī)定，空氣中允許甲醇濃度為 5mg/m3，在有甲醇?xì)獾默F(xiàn)場工作須戴防毒面具，廢水要處理后才能排放，允許含量小于 200mg／L中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁甲醇的中毒機理是，甲醇經(jīng)人體代謝產(chǎn)生甲醛和甲酸（俗稱蟻酸） ，然后對人體產(chǎn)生傷害。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。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。據(jù)了解，我國有近 200 家甲醇生產(chǎn)企業(yè)，但其中 10 萬噸/年以上的裝置卻只占 20%，最大的甲醇生產(chǎn)裝置產(chǎn)能也就是 60 萬噸/年，其余 80%都是 10 萬噸/年以下的裝置。據(jù)石油和化工規(guī)劃院分析，目前國外天然氣產(chǎn)地在建的大型甲醇生產(chǎn)裝置成本只有 60~80 美元/噸。2022 年之前，國外甲醇以低價沖擊中國市場幾無懸念?！　∵\輸成本：55 美元/噸 PK25 美元/噸　　許多業(yè)內(nèi)專家都向記者提到了國內(nèi)甲醇生產(chǎn)的一個先天不足：我國甲醇生產(chǎn)所需原料煤炭、天然氣主要集中在經(jīng)濟較落后、交通不便的西部，而我國甲醇市場消費中心在華東和華南地區(qū)。這對于動轍投資上百億元的甲醇及下游產(chǎn)品項目來說，無疑加大了融資難度和投資風(fēng)險。其次，根據(jù)精甲醇對穩(wěn)定性或其他特殊指標(biāo)的要求，采取必要的輔助方法。三塔精餾工藝技術(shù)是為減少甲醇在精餾中的損耗和提高熱利用率而開發(fā)的一種先進、高效和能耗較低的工藝流程,近年來在大、中型企業(yè)中得到了推廣和應(yīng)用。在每萬噸甲醇的消耗投資方面三塔精餾低于雙塔精餾工藝。(2) 結(jié)構(gòu)簡單 ,易于維修和安裝　精餾塔內(nèi)填料分層安裝,結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)備體積中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁小, 物料在系統(tǒng)中停留時間縮短,產(chǎn)品質(zhì)量提高。 甲醇精餾工藝的概況 工序任務(wù)甲醇精餾是甲醇合成的下游工序，其目的就是對合成裝置來的粗甲醇進 行 精 制 ， 將 甲 醇 中 的 雜 質(zhì) 進 行 脫 除 ， 以 生 產(chǎn) 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) 的 優(yōu) 等 級 精 甲 醇 產(chǎn) 品 。目前的填料分為散堆填料和規(guī)整填料。其它含有少量生產(chǎn)系統(tǒng)中帶來的羰基鐵，及微量的催化劑等雜質(zhì)。同時，粗甲醇中所含雜質(zhì)的種類和數(shù)量，又與原料氣的組成和合成條件及設(shè)備的材質(zhì)有關(guān)。甲醇精餾是甲醇合成的下游工序，其目的就是對合成裝置來的粗甲醇進行精制，將甲醇中的雜質(zhì)進行脫除，以生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等級精甲醇產(chǎn)品。常壓下甲醇的沸點為 ℃，輕組分雜質(zhì)是指其沸點低于℃的組分，而重組分雜質(zhì)是指沸點高于 ℃的組分。 精餾是多次簡單蒸餾的組合?；亓鞅仁怯绊懢s塔分離效果的主要因素，生產(chǎn)中經(jīng)常用改變回流比來調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品的質(zhì)量。由于不同進料熱狀況的影響，使從進料板上升蒸汽量及下降液體量發(fā)生變化，也即上升到精餾段的蒸汽量及下降到提餾段的液體量發(fā)生了變化。對于餾出液和釜殘液也有對應(yīng)的露點和泡點，通?？捎盟敎囟确从仇s出液組成，用塔底溫度反映釜殘液組成。其一般性質(zhì)看表 13。表 15 甲醇的沸點壓力mmHg溫度℃壓力mmHg溫度℃壓力at溫度℃壓力at溫度℃1102010020040025108430405040 760 20 60 ,??? 甲醇水系統(tǒng)的性質(zhì)甲醇和水可以以任意比混合，混合后的甲醇水系統(tǒng)的性質(zhì)，是研究甲醇性質(zhì)的一個重要組成部分。低壓蒸汽和加壓精餾塔來的低壓蒸汽冷凝液，分別進入預(yù)精餾塔 C15501 的再沸器 E15510 和 E15514，對管程的介質(zhì)進行加熱來為預(yù)精餾塔精餾提供熱量，然后蒸汽冷凝液去 E15501 加熱粗甲醇。低壓蒸汽進入回收精餾塔再沸器 E15516 的殼程，加熱管程介質(zhì)后為回收精餾塔精餾提供熱量。塔頂空間是塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線距離。本設(shè)計取塔底空間為。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁 加壓精餾塔工藝計算 [3] 物料衡算已知： =進料流量 F= ==13% 另外還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計。飽和水蒸汽是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃。冷凝器的熱負(fù)荷 ??LDVCIQ??