【正文】 ........................................27 塔徑計(jì)算 ................................................................................................................28 精餾段 .................................................................................................................28 提餾段 .................................................................................................................29 塔內(nèi)件設(shè)計(jì) ............................................................................................................30 溢流堰的設(shè)計(jì) .....................................................................................................30 降液管的設(shè)計(jì) .....................................................................................................30 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 .............................................................................31 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 ................................................................................................32 汽相通過浮閥塔的壓降 .....................................................................................32 液泛 .....................................................................................................................33 霧沫夾帶 .............................................................................................................33 塔板負(fù)荷性能圖 ....................................................................................................34 霧沫夾帶線 .........................................................................................................34 液泛線 .................................................................................................................34 液相負(fù)荷上限線 .................................................................................................35 漏液線 .................................................................................................................35 液相負(fù)荷下限線 .................................................................................................35 常壓塔工藝計(jì)算匯總 ............................................................................................35 常壓塔主要尺寸確定 ............................................................................................36 塔高設(shè)計(jì) .............................................................................................................36 接管設(shè)計(jì) .............................................................................................................37 第五章 自動(dòng)化控制設(shè)計(jì) .............................................................................................39 自動(dòng)化控制原理 ....................................................................................................40 自動(dòng)化控制設(shè)計(jì) ....................................................................................................40 第六章 廠區(qū)布置設(shè)計(jì) ..................................................................................................40 第七章 結(jié)論 ....................................................................................................................41 致謝 ...................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。根據(jù)現(xiàn)代對(duì)甲醇精餾工藝設(shè)計(jì)的了解，甲醇三塔精餾技術(shù)以其能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)領(lǐng)先于其他工藝。 表 甲醇的部分物理性質(zhì) 甲醇的化學(xué)性質(zhì) 甲醇為最簡(jiǎn)單的飽和脂肪醇，其化學(xué)性能活潑，易燃燒。 上世紀(jì) 80 年代以來，甲醇的非化工用途受到人們的重視，并為甲醇的用途開辟一個(gè)新的領(lǐng)域。預(yù)計(jì)到 2020 年達(dá)到約 7200 萬噸。 甲醇的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)是以 20 世紀(jì) 20 年代高壓法合成甲醇作為標(biāo)志。 高壓法合成甲醇的工業(yè)投資很大，生產(chǎn)成本太 高。目前天然氣路線大約占甲醇生產(chǎn)總能力的 80%，中東和拉丁美洲憑借其廉價(jià)且豐富的天然氣資源，成為近年來甲醇的生產(chǎn)能力增長(zhǎng)最快的地區(qū)。 4 中國(guó)甲醇工業(yè)發(fā)展概況與發(fā)展前景 中國(guó)甲醇工業(yè)開始于 20 世紀(jì) 50 年代，之前利用前蘇聯(lián)技術(shù)曾在蘭州、吉林和太原采用 ZnCr 氧化物催化劑建設(shè)高壓甲醇合成裝置。煤化工產(chǎn)品的產(chǎn)量占了化學(xué)工業(yè)（除石油和石化外）近 50%，目前合成甲醇和氨兩大種基礎(chǔ)化工產(chǎn)品的主 要原料就是煤炭。新型的煤化工煤制甲醇、二甲醚、烯烴等在我國(guó)能源領(lǐng)域里已經(jīng)顯示出了很重要的地位，正 5 面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展前景。 甲醇精餾方法 （ 1）物理精餾方法 就是利用甲醇、水、有機(jī)物雜質(zhì)的揮發(fā)度 不同、沸點(diǎn)不同，通過精餾方法將雜質(zhì)、水、甲醇進(jìn)行分離。至于化學(xué)凈化方法，要取決于粗甲醇的質(zhì)量要求是否真正需要。第一塔為預(yù)精餾塔，第二塔為主精餾塔，兩者的再沸器的熱源都是來自循環(huán)氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)透平排出的低壓蒸汽。 銅基催化劑合成粗甲醇的三塔精餾 圖 三塔精餾工藝工藝流程圖 精餾過程對(duì)能量的消耗很大，而且對(duì)熱能的利用率也很低，所以精餾工序的節(jié)能有很多潛力可以發(fā)掘。 可見，對(duì)于三塔精餾過程，兩個(gè) 主精餾塔的塔板數(shù)總和比雙塔精餾主塔的塔板數(shù)增多了很多，自然而然分離的效率提高了很多，但能量的消耗反而降低了。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬于逐級(jí)接觸逆流操作過程。這類塔板雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，板面利用率也高，但是需要有較高的氣速才能夠維持板上的液層，操作范圍較小，分離效率也很低，工業(yè)上用得很少。化工廠廣泛使用的圓形泡罩主要結(jié)構(gòu)參數(shù)已經(jīng)系列化。正常操作的氣速下，通過篩孔上升氣流，應(yīng)該能阻止液體流經(jīng)篩孔向下泄露。其中 F1 型浮閥塔的閥片的本身有三條 “腿 ”，將其插入閥孔后 ，各腿底腳扳轉(zhuǎn) 90176。 F1 型浮閥又分為輕閥和重閥：重閥采用厚度是 2mm 的薄板沖制，每個(gè)閥的質(zhì)量約為 33g；輕閥采用的是厚度為 ，每個(gè)閥的質(zhì)量約為 25g。因?yàn)殚y片可以自由的升降來適應(yīng)氣量的變化，所以維持正常的操作所容許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比泡罩塔和篩板塔都要寬。 綜上所述，本設(shè)計(jì)粗甲醇的精餾中，三個(gè)塔均采用 F1 型重閥浮閥塔。 表 粗甲醇組成表 成分 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 合計(jì) 組成 /% 100 預(yù)精餾塔的物料衡算 （ 1） 進(jìn)料 A 粗甲醇： h/% ? B 堿液：為了防止工藝管路和設(shè)備的腐蝕，先以 8%的氫氧化鈉溶液和粗甲醇中的酸性物質(zhì)反應(yīng)，使其呈弱堿性，每噸精甲醇的耗堿量按 計(jì)算 則消耗純 氫氧化鈉： ≈換成堿液： 247。 表 預(yù)塔熱量平衡表 帶入熱量 kJ/h 帶出熱量 kJ/h 17 塔側(cè)粗甲醇入熱 塔頂二甲醚出熱 塔頂加入冷凝殘液入熱 塔頂回流甲醇蒸汽 塔頂回流液入熱 塔底預(yù)后粗甲醇 加熱蒸汽 熱損失 總?cè)霟? 總出熱 冷卻水用量計(jì)算 假設(shè)入口冷卻水的溫度為 30℃ ，出口冷卻水的溫度 40℃ ，平均比熱為 ℃ Q 入 ＝ Q 甲醇 ＋ Q 甲醇蒸汽 ＝ ＋ ＝ Q 出 ＝ Q 二甲醚 ＋ Q 回流液 ＋ Q 損失 ＝ ＋ ＋ 5% ＝ Q 傳 ＝ Q 入 － Q 出 ＝ － ＝ 又因?yàn)? Q 傳 ＝ G1 水 （ 40－ 30）＝ 所以得到 G1 水 ＝ 加壓塔的熱量衡算 設(shè)計(jì)的操 作條件為：塔頂?shù)臏囟?115℃ ，回流溫度為 115℃ ，塔底的溫度為 124℃ ，進(jìn)料的溫度為 82℃ ，取回流比 ，甲醇溫度 40℃ 。 表 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 ℃ 65 65 105 105 比熱 kJ/kg℃ 潛熱 kJ/kg 熱量 kJ/h 5%Q 入 k J / h ????????? ）（甲醇甲醇甲醇 C 同理可得其他物質(zhì)的熱量。 表 提餾段數(shù)據(jù) 所處位置 進(jìn)料板 塔釜 質(zhì)量分?jǐn)?shù) xf＝ xl＝ yf＝ yl＝ 摩爾分?jǐn)?shù) Xf＝ Xl＝ Yf＝ Yl＝ 摩爾質(zhì)量 kg/kmol MLf＝ MLw＝ MVf＝ Mvw＝ 溫度 ℃ 70 105 液相平均摩爾質(zhì)量： M＝ k m o l/ ???? LWLf MM 液相平均溫度為： 1 0 5702 ????? Dfm ttt℃ 在平均溫度 ℃ 下查工具書得到： 3m/?水? ， 3m/?甲醇? 液相平均密度為：水甲醇 ???LmLmLmxx ??? 11 ????? lfLm xxx其中的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3m/?Lm?所以 h/k m o ????? FLL提餾段的液相負(fù)荷 h/ 8 3 0 3???? Lmm MLL ? k m o l/ ????? VlVf MMM汽相平均摩爾質(zhì)量： 若氣體為理想氣體，在平均溫度 ℃ 下，平均壓力為 103kPa 下： 28 3m/)( ??? ??? RTPM水? 3m/)( ??? ??? RTPM甲醇? 水甲醇汽相平均