【正文】 精餾裝置進(jìn)行增產(chǎn)、降耗的技術(shù)改造中有比 較廣闊的應(yīng)用 , 是企業(yè)擴(kuò)大現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模較經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)措施。 本甲醇精餾裝置采用的是以規(guī)整填料為塔內(nèi)件的三塔精餾工藝， 精餾用汽為低壓蒸汽。 表 12 按沸點(diǎn)順序排列的粗甲醇組分 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 組 分 沸點(diǎn)， ℃ 組 分 沸點(diǎn)， ℃ 組 分 沸點(diǎn)， ℃ 二甲醚 甲醇 異丁醇 乙醛 異 丙烯醚 正丁醇 甲酸甲酯 正己烷 異丁醚 二乙醚 乙醇 二異丙基酮 正戊烷 甲乙酮 正辛烷 丙醛 正戊醇 異戊醇 丙烯醛 正庚烷 4甲基戊醇 醋酸甲酯 水 正戊醇 丙酮 甲基異丙酮 正壬烷 異丁醛 醋酐 正癸烷 為了精餾過(guò)程中便于處理，上述組成大致可分為幾組： （表中 1～ 15 組分，甲醇，乙醇例外）； ； ； （表中 16～ 30）；。 由于揮發(fā)度隨溫度而變化，使用不方便，故改用相對(duì)揮發(fā)度更便利。 粗甲醇精餾就是根據(jù)粗甲醇中各種組分的沸點(diǎn)和相對(duì)揮發(fā)度的不同，在精餾塔內(nèi)的熱質(zhì)傳遞元件上，通過(guò)建立物料、熱量和汽液相平衡，在汽液相之間連續(xù)不斷地實(shí)現(xiàn)熱質(zhì)的傳遞：在液相由上向下流動(dòng)的過(guò)程中，由于塔內(nèi)溫度由上到下連續(xù)升高，沸點(diǎn)低、易揮發(fā)的輕組分相對(duì)地從液相向氣相中擴(kuò)散傳遞，而氣相在由下向上流動(dòng)的過(guò)程中，由于溫度連續(xù)降低，沸 點(diǎn)高、揮發(fā)度較低的重組分則相對(duì)地向液相中凝集傳遞，同時(shí)熱量從氣相向液相傳遞。一般精餾塔設(shè)幾個(gè)進(jìn)料位置，以適應(yīng)生產(chǎn)中進(jìn)料狀況的變化，保證在精餾塔的適宜位置下進(jìn)料。℃ )(20～ 25℃ 液體 )， 45J（ mol 常壓精餾系統(tǒng) 加壓精餾塔釜液在 E105 中進(jìn)行換熱后，進(jìn)入常壓精餾塔 T103 的下部，塔頂出來(lái)的甲醇蒸汽進(jìn)入常壓精餾塔回流冷凝器 E107 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷凝冷卻后，進(jìn)常壓精餾塔回流槽 V104 中，回流槽出來(lái)的液體經(jīng)常壓精餾塔回流泵加壓后，一部分進(jìn)常壓精餾塔頂作回流液用，其余作精甲醇去中間罐區(qū)。 本設(shè)計(jì)選用的是槽式液體分布器和槽盤(pán)式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問(wèn)題，壓降小、負(fù)荷彈性大。 甲醇的安托因常數(shù)為 A=， B=， C= CT BAP ????ln 式中 ?P 飽和蒸汽壓， mmHg； T物系溫度， K。BLWVW rII =則 ?BQ =107 kJ/h 加熱蒸汽消耗量為 ? ?12 ttc QW pc Cc ?? 有附錄查得 P 為 700kpa 時(shí)水的汽化熱為 kJ/kg。 SSS VVV 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 表 214 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表 精餾段 提餾段 氣相密度 ? ?3/ ??mkgV? 液相密度 ? ?3/ ??mkgL? 氣相摩爾流量 ? ?1/ ??hkmol 氣相質(zhì)量流量 ? ?1/ ??hkg 液相黏度 / smPa? 液相摩爾流量 ? ?1/ ??hkmol 液相質(zhì)量流量 ? ?1/ ??hkg 填料的選擇 填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔 的性質(zhì)。2 VVV ????? 2 7 7 2 0 6 1 62 39。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃ 。 物料衡算 已知 ： M =進(jìn)料流量 F= sw =tW =13% (乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計(jì) )。 塔頂空間是塔 頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線(xiàn)距離。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(jìn)一步精餾。 甲醇的主要技術(shù)規(guī)格 甲醇的一般性質(zhì) 甲醇的分子式為 CH3OH，其分子量為 。回流比變化時(shí)，再沸器和冷凝器的傳熱量也應(yīng)相應(yīng)發(fā)生變化。 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(jì)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。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(jī)雜質(zhì)量極小。 以色譜分析或色譜 質(zhì)譜聯(lián)合分析測(cè)定粗甲醇的組成有 40 多種，包含了醇、醛、酮、醚、酸、烷烴等等。 甲醇精餾填料型三塔工藝技術(shù)和甲醇精餾專(zhuān)用絲網(wǎng)規(guī)整填料的成功開(kāi)發(fā) , 為眾多大、中型甲醇生產(chǎn)企業(yè)的增產(chǎn)、降耗提供了技術(shù) , 為企業(yè)大幅度降低甲醇生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和擴(kuò)大市場(chǎng)占 有率提供了可能 , 具有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。企業(yè)選擇哪種精餾工藝技術(shù) ,主要取決于企業(yè)甲醇實(shí)際生蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 產(chǎn)能力、預(yù)期生產(chǎn)規(guī)模、甲醇市場(chǎng)行情 , 以及企業(yè)的公用工程水、電、汽的富裕程度等 。 [2] 甲醇精餾工藝技術(shù)比較 工業(yè)上粗甲醇精餾的工藝流程，隨著粗甲醇合成方法不同而有差異，其精制過(guò)程的復(fù)雜程度有較大差別，但基本方法是一致的。 69 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 1 總 論 概況 甲醇的用途 目前，甲醇在有機(jī)合成工業(yè)中，是僅次于烯烴和芳烴的重要基礎(chǔ)有機(jī)原料。 58 分別計(jì)算管 程和殼程的傳熱系數(shù) 57 求溫差修正系數(shù) 35 熱量衡算 16 計(jì)算參數(shù) 7 影響因素 近年來(lái)，世界甲醇的生產(chǎn)能力發(fā)展速度較快。 1 甲醇精餾工藝技術(shù)比較 11 甲醇的主要技術(shù)規(guī)格 22 理論塔板數(shù)計(jì)算 35 物料衡算 47 全塔高度的確定 甲醇混合燃料的熱效率、動(dòng)力性、啟動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性良好，具有降低排放、節(jié)省石油、安全方便等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的精餾塔大都是以浮閥為主的板式塔 , 隨著新型板式塔的開(kāi)發(fā)成功 , 又出現(xiàn)了導(dǎo)向浮閥、斜孔篩板等結(jié)構(gòu) , 但由于板式塔開(kāi)孔率低 , 介質(zhì)傳質(zhì)、傳熱效率差 , 總體效果并不太理想。 傳統(tǒng)雙塔精餾工藝與填料型三塔精餾工藝的投資和單耗 (噸甲醇消耗 ) 比較見(jiàn)表 11。 采用規(guī)整填料為塔內(nèi)件的 3+1 塔精餾工 藝，其特點(diǎn)是： 精甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量好，甲醇回收率高； 能耗低。目前工業(yè)上對(duì)粗甲醇進(jìn)行精制常用的物理方法就是精餾。 拉烏爾定律是指：在一定溫度下的平衡理想溶液（假設(shè)兩種液體可以任何比例相互溶解、互溶無(wú)體積效應(yīng)和熱效應(yīng)）體系中，溶液表面上方的蒸汽中任一組分的分壓，等于此純組分在此溫度下的飽和蒸汽壓乘以其在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)，可用如下式子表示： iii XPP ?? * 式中： iP 氣相中組分 i 的分壓； *iP 此溫度下純組分 i 的飽和蒸汽壓； iX 組分 i 在理想溶液中的摩爾濃度， %。VL 變小，該段的傳質(zhì)推動(dòng)力增加，因此在一定的提餾段理論板數(shù)下，釜?dú)堃航M成變 小?？梢?jiàn)對(duì)高純度分離時(shí)，一般不能用測(cè)量塔頂溫度來(lái)控制塔頂組成。在任何情況下，混合物的粘度都比純甲醇的粘度大，見(jiàn)表 17 所示。摩爾分率單位： %，由于輕餾分的平均分子沒(méi)法確定，因此通過(guò)對(duì)其它組分的摩爾分率計(jì)算推出輕餾分的摩爾分率。 h 的最小尺寸是由釜液出口管尺寸決定， H 則應(yīng)按工藝條件確定。 ② 冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是 水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。39。 與散裝填料相比，規(guī)整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對(duì)稱(chēng)性，當(dāng)與散裝填料有相同的比表面積時(shí)，填料空隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。 圖 23 加壓塔求理論塔板數(shù)的圖解法 塔頂溫度下： ?AP = ?BP = ????BAD PP? 塔底溫度下： ?AP = ?BP = 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) ?? ??BAW PP? 全塔平均揮發(fā)度： ??? WDm ??? 因?yàn)樗自O(shè)有再沸器，所以精餾塔理論板數(shù)要比梯級(jí)數(shù)少 1，所以精餾塔理論板數(shù)為 11 塊，精餾段為 10 塊，提餾段為 1 塊。 表 24 物料衡算表 物料 流量（ kmol/h） 組成 物料 物流（ kmol/h） 進(jìn)料 F 甲醇 水 塔頂產(chǎn)品 D 甲醇 水 塔底殘液 W 甲醇 水 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 液體量 L’ 熱量衡算 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。對(duì)于填料塔而言，塔底空間是指最后一層填料底線(xiàn)到塔底切線(xiàn)的距離。 常壓精餾塔精餾的熱量來(lái)自于進(jìn)入常壓精餾塔再沸器 E106 的加壓精餾塔頂甲醇蒸汽的冷凝熱。它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物質(zhì)，因此，只有用特殊的方法才能制的完全無(wú)水的甲醇。 精餾塔的 產(chǎn)品質(zhì)量控制和調(diào)節(jié) 精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量通常是指餾出液及釜?dú)堃旱慕M成達(dá)到規(guī)定值。根據(jù)全塔物料衡算可知，對(duì)于一定的原料液流量 F，只要確定了分離程度 Dx 和 Wx ,餾出液流量 D 和釜?dú)堃毫髁?W 也就被確定了。 液相混合物在飽和狀態(tài)下，氣相中各組分相對(duì)組成與原液相中的相對(duì)組成不同，在氣相組成中，揮發(fā)度高的組分的濃度高些，分壓高些，揮發(fā)度低的組分濃度相對(duì)低些，分壓也低些；在液相組成中正好相反，揮發(fā)度低的組分的濃度高些，揮發(fā)度高的組分的濃度低些；相對(duì)揮發(fā)度越大，這種濃度差就越大。顯然，精甲醇的質(zhì)量和精制過(guò)程中的損耗，與粗甲醇的質(zhì)量關(guān)系極大。 精餾的主要設(shè)備是精餾塔，而塔的內(nèi)件是實(shí)現(xiàn)氣液接觸和熱質(zhì)傳遞的主要元件，常用的塔內(nèi)件分塔盤(pán)和填料兩種。 【 4】 不論采用何種精餾工藝流程 , 精餾塔都是該裝置的核心設(shè)備 , 其決定著裝置能耗的高低和產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。 甲醇精餾按工藝主要分為 3種 : 雙塔精餾工藝技術(shù)、帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝技術(shù)和我國(guó)自行開(kāi) 發(fā)的三塔精餾工藝技術(shù)。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來(lái)主要燃料的候補(bǔ)燃料之稱(chēng)，需用量十分巨大。 57 計(jì)算定性溫度，確定物理常數(shù) 32 全塔高度的確定 19 物料衡算 17 物料衡算 關(guān)鍵詞 ：甲醇，精餾，物料衡算，熱量衡算 Abstrac In the paper Methanol is made of wood and lignin carbonization, the earliest is monly known as wood alcohol, this is the most simple saturated fat group representatives of alcohol content. In recent years, the world of methanol pro