【正文】 3）通過對四塔精餾的物料衡算和常壓塔的冷卻器的設(shè)計，充分的驗(yàn)證了四塔精餾的可靠性4）通過AutoCAD制圖和手繪制圖的比較，證明了電腦技術(shù)對化工設(shè)計的改善。②右管箱隔板厚度的選擇：厚度與左管箱隔板相同，為10mm。 左管箱法蘭和密封墊片的選型(1)法蘭：根據(jù)公稱直徑，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》(化學(xué)工業(yè)出版社，2008)書中表103。)具體見設(shè)備圖。管板的設(shè)計壓力為管、殼程設(shè)計壓力中的大者。 （3）管口C管口C為排氣口。波形膨脹節(jié)的壁厚與殼體相同，為10mm。NB=9000/250－1=59(塊)殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)甲醇流速為u=, q=,則接管內(nèi)徑為===取標(biāo)準(zhǔn)管徑為50mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)水流速為u=, q=87753/994/3600=。 常壓塔內(nèi)甲醇與乙醇組分含量與理論板數(shù)的關(guān)系 回收塔模擬分析精餾回收塔是國內(nèi)文獻(xiàn)很少涉及的部分，甲醇回收塔的形式多種，國內(nèi)主要有提餾、精餾（有無側(cè)線）、氣提帶回流的氣提（有無側(cè)線），工藝形式也是多種，甲醇回收塔對常壓精餾的塔底產(chǎn)品或側(cè)線采出物進(jìn)行精餾或氣提操作。（1）理論版與進(jìn)料位置分析 預(yù)塔組分分布圖預(yù)塔的理論板數(shù)在有的資料中提到為26塊，在國外資料中查到的設(shè)計基準(zhǔn)也有采用24塊理論板的，在預(yù)塔的流程模擬中我們選取40塊理論版?！?。 加堿對甲醇精餾的改善利用NaOH處理在精餾過程中難以分離的雜質(zhì)，例如粗甲醇中的酸類、酯類等，使其生成較容易被脫出的鹽。(4)具有經(jīng)濟(jì)評價及其它功能。（3）分析裝置“瓶頸”，為設(shè)備檢修與設(shè)備更換提供依據(jù)。如果粗甲醇的組分變化較大時，則需適當(dāng)改變其進(jìn)料板的位置，或是改變回流比，才保證粗甲醇的分離效率。最終反映在塔的分離效率上，是重要的操作參數(shù)之一。（1）單塔流程描述單塔流程（）為粗甲醇產(chǎn)品經(jīng)過一個塔就可以采出產(chǎn)品。 甲醇的簡介純甲醇為無色透明略帶乙醇?xì)馕兜囊讚]發(fā)液體，沸點(diǎn)65℃，℃。400kt/a甲醇精餾工段初步設(shè)計 400kt/a甲醇精餾工段初步設(shè)計畢業(yè)設(shè)計目錄第一章文獻(xiàn)綜述 1 1 1 2 甲醇的簡介 2 甲醇精餾流程發(fā)展 3 工藝流程概述 3 典型的工藝流程 3 影響精餾操作的因素與調(diào)節(jié) 6 8 8 Aspen Plus 化工模擬系統(tǒng)軟件 8第二章 甲醇精餾工段物料衡算 10 甲醇精餾原理 10 預(yù)精餾塔的作用 10 加堿對甲醇精餾的改善 10 萃取精餾在甲醇精餾中的應(yīng)用 11 加壓塔的節(jié)能效應(yīng) 11 回流比的選擇 12 四塔精餾工段工藝的物料衡算 12 甲醇精餾工段物料衡算任務(wù) 12 甲醇精餾工段物料衡算計算原理[18] 13 甲醇精餾工段物料衡算 13第三章 ASPEN PLUS工藝流程模擬與分析 22 aspen簡捷法計算 22 22 24 26 27 29 29 整個四塔甲醇的回收率 3常壓塔、回收塔采出甲醇的濃度 34 35 預(yù)塔模擬分析 35 加壓塔模擬分析 36 常壓塔模擬分析 37 回收塔模擬分析 38第四章 常壓塔冷卻器的設(shè)計 39 39[18] 39 40 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 41 42 42 43 確定折流擋板形狀和尺寸 47 波形膨脹節(jié) 48 設(shè)備主要附件的選擇[17] 48 接管及法蘭的選型 48 左管板的選型 50 換熱管的選擇 51 左管箱短節(jié)的選擇 51 左管箱封頭的選擇 52 左管箱隔板的選擇 52 左管箱法蘭和密封墊片的選型 52 右管板 53 右管箱設(shè)計 53 鞍座的選型 53 設(shè)計結(jié)果一覽表 54第五章 結(jié)論 55參考文獻(xiàn) 55致 謝 57附 錄 58III第一章文獻(xiàn)綜述在世界基礎(chǔ)有機(jī)化工原料中，甲醇是僅次于乙烯、丙烯和苯，列居第四位的重要基本有機(jī)化工原料之一。甲醇能和水以任意比互溶，但不形成共沸物，能和多數(shù)常用的有機(jī)溶劑(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸混合物。粗甲醇塔中部加料口送入，輕組分由塔頂排出，高沸點(diǎn)的重組分在進(jìn)料板以下若塔板處引出，水從塔底排出，產(chǎn)品甲醇在塔頂以下若干塊塔板引出。一般情況下，～2倍。當(dāng)合成催化劑后期生產(chǎn)的粗甲醇進(jìn)行蒸餾時，有時為確保精甲醇的質(zhì)量，以保證精餾塔進(jìn)料位置降低，同時適當(dāng)加大回流比。 Aspen Plus 化工模擬系統(tǒng)軟件Aspen Plus是基于穩(wěn)態(tài)化工模擬、優(yōu)化、靈敏度分析和經(jīng)濟(jì)評價的大型化工流程模擬軟件。用戶在做工藝計算的同時能估算基建費(fèi)用和操作費(fèi)用，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價。粗甲醇中含有的有機(jī)酸，對設(shè)備，管道腐蝕厲害，經(jīng)過堿的中和作用，減輕了腐蝕，延長了設(shè)備、管道的使用壽命。其調(diào)節(jié)的依據(jù)是根據(jù)塔的負(fù)荷和精甲醇的質(zhì)量。從上圖可以看出，理論板數(shù)超過26以后，對于分離理論板在增加也不會有更好的效果，理論板數(shù)選擇30塊就足以保證工程設(shè)計的需要。采用甲醇回收塔的流程，該塔在整個操作周期內(nèi)可以選擇間斷性操作。===取標(biāo)準(zhǔn)管徑為250mm筒體材料選擇為Q235A，單位長度的筒體重110kg/m,殼體總重為110()= 。根據(jù)換熱器殼體的公稱直徑700mm，可知波形膨脹節(jié)的公稱直徑也是700mm，根據(jù)公稱直徑，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》(化學(xué)工業(yè)出版社，2008)書中表169的對應(yīng)條目，獲得波形膨脹節(jié)的具體尺寸(見換熱器設(shè)備圖) 設(shè)備主要附件的選擇[17] 接管及法蘭的選型（1）管口A管口A為循環(huán)水出口。 ①接管管徑的確定：接管的外徑選擇32mm，材質(zhì)為20鋼，（GBT 173951998 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差）。當(dāng)設(shè)計壓力小于1MPa時，取為1MPa；表中的設(shè)備殼體內(nèi)徑壁厚最接近本課程設(shè)計值的是70010；管、殼程的溫度差==℃；根據(jù)上述的設(shè)計壓力、殼體內(nèi)徑壁厚以及溫度差，查表得管板的厚度δ=52mm。 左管箱短節(jié)的選擇(1）左管箱短節(jié)的內(nèi)徑與壁厚：左管箱短節(jié)為圓柱筒體，內(nèi)徑與壁厚選擇與設(shè)備殼體相同。選擇甲型平焊容器法蘭，公稱直徑700mm，密封面為凹面(FM)，與凸密封面的左管板連接。③數(shù)量：右管箱需要1塊隔板。5）通過此次設(shè)計，讓我們的理論與實(shí)踐同時得到提高。2）分析比較了雙塔、三塔、四塔精餾的區(qū)別，了解了四塔精餾的優(yōu)勢。(3）右管箱隔板的選擇：①材質(zhì)選擇普通的碳素鋼：Q235A。mm3=17kg。(或者:換熱管與管板連接采用脹接。 左管板的選型（1）管板厚度：《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》(化學(xué)工業(yè)出版社，2008)中有表168 管板厚度表。則接管的內(nèi)徑=== = 45mm?？紤]到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體壁溫之差較大，因此確定選用帶波形膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。殼體的標(biāo)記：筒體 DN700 δ=10采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，折流板的板間距為h==175mm，則折流板數(shù)去折流板間距=，則==(mm),可取B為250mm。下圖為常壓塔內(nèi)乙醇含量在塔內(nèi)的分布關(guān)系，X軸為理論板數(shù)，Y軸為含量，從模擬圖中可以看出，乙醇相對于甲醇是比較難分離的一個組分，要達(dá)到美國聯(lián)邦A(yù)A級產(chǎn)品需要的理論板數(shù)比較多，乙醇從90ppm到10ppm以下就需要10多塊理論板，我們在設(shè)計中使用了70塊理論版。 預(yù)塔模擬分析預(yù)塔原則上是常壓生產(chǎn)，但是實(shí)際生產(chǎn)中往往塔頂壓力控制在140KPa，這是因?yàn)閷?shí)際操作中塔頂氣相出料要經(jīng)過兩級冷凝器，一級冷凝器把氣相出料冷凝到65～70℃(各廠操作條件不一樣，一般在此范圍內(nèi))同時排放一些不凝氣，二級冷凝器把經(jīng)過一級冷凝器的氣相產(chǎn)品再冷凝到40℃以回收其中的甲醇組分，其余的不凝氣部分直接放空或去火炬系統(tǒng)燃燒[19]。一般情況下，～2倍。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為銅基觸媒的選擇性好,粗甲醇中雜質(zhì)少,預(yù)塔高度不必太高,甚至將預(yù)塔冷凝器直接垂直安放在塔頂,回流量沒有計量,早期的小聯(lián)醇就是這樣[14]?？梢詫⑷魏喂こ毯图夹g(shù)經(jīng)濟(jì)變量作為目標(biāo)函數(shù)，對約束條件和可變參數(shù)的數(shù)目沒有限制。（2）指導(dǎo)裝置開工，節(jié)省開工費(fèi)用，縮短開工時間。這時，在回流比仍屬適宜的情況下，只需對精甲醇的采出量稍作調(diào)節(jié)，就可達(dá)到塔溫穩(wěn)定，物料和氣液又趨平衡。（2）回流比回流比對精餾塔操作影響很大，直接關(guān)系著塔內(nèi)各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。 典型的工藝流程甲醇精餾產(chǎn)生工藝有多種，分為單塔精餾，雙塔精餾，三塔精餾與四塔精餾[4]。本論文的研究目標(biāo)是：甲醇精餾工段進(jìn)行初步設(shè)計（1）通過熱力學(xué)原理對甲醇精餾工段的工藝流程進(jìn)行選擇，進(jìn)行物料衡算和能量衡算；（2）以Aspen Plus為工具軟件，對甲醇精餾工段流程建立合理的仿真模型，再應(yīng)用實(shí)際生產(chǎn)裝置的現(xiàn)場數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進(jìn)行整定，使所建模型能夠良好地表達(dá)實(shí)際生產(chǎn)裝置的行為，可用于甲醇精制生產(chǎn)過程的現(xiàn)場仿真研究；（3）根據(jù)換熱器的熱力計算、流動計算、結(jié)構(gòu)計算和強(qiáng)度設(shè)計，對換熱器進(jìn)行合理的選型；（4）利用Auto CAD軟件，繪制甲醇精餾工段的物料流程圖、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、冷卻器的設(shè)備圖、。其生產(chǎn)原料可以是天然氣、煤炭、焦炭、渣油、石腦油、乙炔尾氣等，從世紀(jì)年代起，天然氣逐步成為合成甲醇的主要原料。甲醇劇毒，內(nèi)服10ml有失明危險， 30ml能導(dǎo)致人死亡。DANTACJIACHUNGAOFEIWUJJIACHUNDIFEIWUSHUI 甲醇精餾工藝的單塔流程（aspen 模擬圖）（2）雙塔流程描述[5]從合成工序來的粗甲醇入預(yù)精餾塔，此塔為常壓操作。～。如前所述，對粗甲醇精餾塔的操作概念，可以概括如下:在穩(wěn)定塔壓的前提下，采用在較高蒸汽速度(負(fù)荷)下操作，既提高傳質(zhì)效果又最經(jīng)濟(jì)。麻省理工學(xué)院(M．I．T)從1979年開始就從事了一項重大的開發(fā)工作，即開發(fā)下一代的流程模擬和經(jīng)濟(jì)評價系統(tǒng)。Aspen Plus還提供了主要設(shè)備設(shè)計和估算功能，其Datafit工具可以對工廠數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整。例如