【正文】 塔底供熱：內(nèi)回流：g內(nèi)(+)內(nèi)回流：g內(nèi)()總?cè)霟幔?總出熱：+所以：總?cè)霟?總出熱所以：+=+所以：g內(nèi)=。℃℃沸騰，故以氣體形式存在于粗甲醇中，受熱時解吸，無相變，故不考慮相變?！?=根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過物料衡算，可以得知進(jìn)入控制體的物料質(zhì)量和組成與離開控制體的物料質(zhì)量和組成之間的關(guān)系。甲醇精餾系統(tǒng)各塔排出的不凝氣去燃料氣系統(tǒng)。綜合比較上面四種塔，和我們目前的生產(chǎn)狀況以及國內(nèi)的生產(chǎn)情況，我們選擇新型垂直篩板塔是最優(yōu)選擇，目前該塔被廣泛使用，該塔傳質(zhì)效率高，傳質(zhì)空間利用率好，處理能力大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單可靠，投資小，板液面梯度小，液面橫向混合好無流動傳質(zhì)死區(qū)。該類型塔板效率高，操作彈性大，操作適應(yīng)性強(qiáng)，單位面積生產(chǎn)能力大，造價較低。本設(shè)計中甲醇產(chǎn)量為20萬t/a，遠(yuǎn)大于5萬t/a，綜合考慮各項因素，所以設(shè)計采用三塔精餾工藝。三塔精餾與雙塔精餾在產(chǎn)品質(zhì)量上最大的不同是三塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量低，一般小于50106,而雙塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量為400106～500106，%，含有的有機(jī)雜質(zhì)相對較少。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。對企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。雙塔精餾工藝流程見下圖。粗甲醇生產(chǎn)中的副反應(yīng)減少和雜質(zhì)的降低，此工藝流程己經(jīng)很少采用。本產(chǎn)品（精甲醇）執(zhí)行國家《GB338—92》標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)見下表表11 國家標(biāo)準(zhǔn)甲醇《GB338—92》6項 目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品色度（鉑—鈷），號 ≤510密度（200C），g/cm3～～溫度范圍(0℃,101325Pa)，℃沸程（177。 設(shè)計依據(jù)根據(jù)湖南師范大學(xué)下達(dá)的任務(wù)書，設(shè)計題目為以煤為原料生產(chǎn)甲醇的粗甲醇精餾工段的設(shè)計（年產(chǎn)30萬噸）。在有甲醇蒸汽的現(xiàn)場短時間工作時，要配戴防毒面具、橡皮手套、防護(hù)眼鏡等安全用具。甲醇燃燒時無煙，火焰呈藍(lán)色。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。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(jì)較落后、交通不便的西部，而我國甲醇市場消費(fèi)中心在華東和華南地區(qū)。2010年之前，國外甲醇以低價沖擊中國市場幾無懸念。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。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。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。隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇又開辟了許多新的用途。 國內(nèi)外現(xiàn)狀我國目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但今年來發(fā)展速度較快，近五年來甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。這對產(chǎn)能規(guī)模小、單位產(chǎn)能投資較高的國內(nèi)大部分甲醇生產(chǎn)企業(yè)來講會壓力劇增。盡管近年來國際市場天然氣價格也在上漲，但國外甲醇生產(chǎn)企業(yè)依靠長期供應(yīng)協(xié)議將價格影響因素降至最低。以天然氣為原料生產(chǎn)的甲醇每噸產(chǎn)品能耗約為40吉焦，耗天然氣900～1150立方米，耗水16～20噸。而大甲醇裝置集中的中東和中南美洲地區(qū)，同時也是世界上天然氣資源最為豐富的地區(qū)，資源地和甲醇生產(chǎn)裝置與沿海地區(qū)距離較近，生產(chǎn)裝置緊靠甲醇裝運(yùn)碼頭，甲醇產(chǎn)品全部采用海路運(yùn)輸，運(yùn)輸方便。這樣便能有效解決融資問題，降低資金成本和投資風(fēng)險，并在技術(shù)、原料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售等方面得到保證，最大限度地優(yōu)化各種生產(chǎn)要素，提高項目競爭力。試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。其分離的原理如下：對于由沸點(diǎn)不同的組分組成的混合液，加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離。 設(shè)計規(guī)模 以粗甲醇為生產(chǎn)原料，以物理方法，利用各組沸點(diǎn)的原理，并且多次運(yùn)用汽化和部分冷凝的方法，將粗甲醇中的水、副產(chǎn)品和少量雜質(zhì)除去，產(chǎn)出最終產(chǎn)品精甲醇。連續(xù)精餾操作中，原料液連續(xù)送到精餾塔內(nèi)，同時從塔頂和塔底連續(xù)得到產(chǎn)品（餾出液、釜底液），所以是一種定態(tài)操作過程。，即采用了單塔流程精制粗甲醇，由于粗甲醇中不僅還原性雜質(zhì)的含量大大減少，而且二甲醚的含量幾十倍的降低，因此在取消化學(xué)凈化的同時，甚至可將預(yù)精餾及甲醇—水—重組分的分離在一臺主精餾塔內(nèi)同時進(jìn)行，即所謂單塔流程，就能獲得一般工業(yè)上所需的精甲醇。甲醇的精餾分2個階段：；后進(jìn)入主精餾塔，進(jìn)一步把高沸點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除，主要是水、異丁基油等。在該溫度下，幾乎所有的低沸點(diǎn)餾分都為氣相，不造成冷凝回流。三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在于三塔精餾采用了2臺主精餾塔(其中1臺是加壓塔)和1臺常壓塔，較雙塔流程多1臺加壓塔。（5）操作方面。目前常用的精餾塔主要有四種塔型：泡罩塔，浮閥塔，填料塔和新型垂直篩板塔。（3）填料塔 填料塔是在塔內(nèi)裝填新型高效填料，如不銹鋼網(wǎng)波紋填料，每米填料相當(dāng)5塊以上的理論板。加壓精餾塔（T0102）塔底釜液（，125℃）進(jìn)入常壓精餾塔（T0103），進(jìn)一步精餾。精甲醇貯槽為兩臺10000m3的固定頂貯罐，貯存量按15天產(chǎn)量計。粗甲醇總量：300000%/(33024%)=%，質(zhì)量為：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=%，質(zhì)量：%=計算結(jié)果如表34所示表34 運(yùn)算結(jié)果組分 甲醇 二甲醚 異丁醇 高級醇 水 合計流量kg/h 含量% 100(1)預(yù)塔物料衡算預(yù)塔：堿液入料：濃度為2%時，,則消耗NaOH濃度為92%的流量：92%= 折合成2% 軟水入料：為精甲醇的36%計算 ：36%=初溜物以入塔粗甲醇2%計：2%=877 kg/h預(yù)塔進(jìn)料如表35所示?！? 粗甲醇混合比熱 =++++ = kcal/kg甲醇初餾物作為回流液返回系統(tǒng)，輕餾分以氣體的形式放空。所以：液體平均密度== kg/m3則液體負(fù)荷Lm==本設(shè)計采用篩板塔，設(shè)全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距HT= m，溢流堰高h(yuǎn)L= m。 因為不設(shè)進(jìn)口堰：精餾段：hd=()2=()2=提餾段：hd=()2=()2= m水柱C、板上液層高度：hL= m 所以Hd=hp+hL+hd精餾段：Hd=++= （HT+hw）=（+）=提餾段：Hd=++= （HT+hw）=(+)=所以Hd(HT+hw)即可防止淹塔。則體積流量為：V== = m3/h蒸汽流速取u=35 m/s，則入口管積S== m2所以：入口管徑d5== m取mm d=600mm 此時 u= 預(yù)精餾塔模擬這是通過模擬軟件Aspen plus模擬出來的。折流板的形狀和間距對殼程流體的流動和傳熱具有重要影響。Ⅰ.流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。Ⅰ.對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質(zhì)的泵，要求軸封可靠或采用無泄漏泵，如磁力隔膜泵、屏蔽泵。我國供電電壓、頻率的變化范圍為電壓 380V177。（3）介質(zhì)粘度較大（大于650~1000mm2/s）時，可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復(fù)泵（齒輪螺桿泵）。性能：流量(Q) ～700 m3/h 揚(yáng)程(H) 8～150 m工作溫度(t) 380以P0101泵為例，流量：==46根據(jù)伯努利方程，有揚(yáng)程：= 0 ， = 0=對平推流： = 所以精餾塔回流泵所選型號為ISG80250，揚(yáng)程為80 496表51 泵一覽表編號名稱類型型號數(shù)量泵的流量l/s揚(yáng)程m介質(zhì)進(jìn)口壓力Mpa出口壓力Mpa電機(jī)型號電機(jī)功率kw效率%P0101輸送泵單級單吸管道離心泵ISG80250180甲醇22P0102輸送泵單級單吸管道離心泵ISG80200（I）B)138粗甲醇15P0103輸送泵單級單吸管道離心泵ISG80250B160粗甲醇15P0104輸送泵臥式單級單吸離心泵XA50/20A145粗甲醇1565P0105輸送泵單級單吸管道離心泵ISG80250B160甲醇15表52 換熱器一覽表項目E0101A,BE0102E0103E0104E0105類型固定管板式換熱器固定管板式換熱器固定管板式換熱器固定管板式換熱器固定管板式換熱器型號 806/253I臺數(shù)11111換熱面積(m2)80殼徑(mm)600800300300800管數(shù)1864505640442管長(m)66666管徑(mm)φ25φ25φ25φ25φ25排布正三角形正三角形正三角形正三角形正三角形管心距(mm)3232323232管程數(shù)32244折流板數(shù)3919595919折流板間距(mm)150300100100300對數(shù)溫差(oC) 36..6裕度%%%%%項目E0106E0107 類型固定板式換熱器固定板式換熱器型號臺數(shù)11換熱面積(m2)殼徑(mm)8001000管數(shù)448710管長(m)66管徑(mm)φ25φ25排布正三角形正方形管心距(mm)3232管程數(shù)24折流板數(shù)1913折流板間距300450對數(shù)溫差(oC)裕度17%%參考文獻(xiàn)[1]劉雪暖. 化工原理課程設(shè)計[M]. 東營:石油大學(xué)出版社, 2000[2] 賈紹義,柴誠敬. 化工原理課程設(shè)計[M]. 天津:天津大學(xué)出版社, 2002[3] 王志魁，劉麗英，[M]. :化學(xué)工業(yè)出版社,[4] 魏兆燦，. 上海:科學(xué)技術(shù)出版社,1988[5] . 上海:科學(xué)技術(shù)出版社,1988[6] [M]. 北京:中國石化出版社,2008[7] [M]. 北京:中國石化出版社,2003[8] 方利國，[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004[9] 宋維端，肖任堅，房鼎業(yè)，. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1991[10] 周大軍，. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005[11] 姚佩芳，房鼎業(yè)，. 華東化工學(xué)院出版,1990[12] 劉志臣，[J]. 小氮肥,2004，（1）：11～12[13] 劉志臣，[J]. 小氮肥,2004，（1）：6～7[14] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編. 化工工藝設(shè)計手冊（上冊）.北京：化學(xué)工業(yè)出版,[15] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編. 化工工藝設(shè)計手冊（下冊）.北京：化學(xué)工業(yè)出版,后記及其他在這里，我們得感謝身邊一起共同奮斗兩個月的隊友，還有所有幫助過我們的老師和同學(xué)，我們最終的成果，和你們的幫助是分不開的。這使我們?yōu)殡y過，但是我們從未畏懼過，也從未退縮。 附圖1篩孔排布圖附圖2