【正文】 確定液體分布器在塔內(nèi)高度為 ，第二組高度為 ，其高度為 +=。 常壓精餾系統(tǒng)加壓精餾塔釜液與加壓精餾塔的進(jìn)料液在 E15513 中進(jìn)行換熱后，進(jìn)入常壓精餾塔C15503 的下部，塔頂出來的甲醇蒸汽進(jìn)入常壓精餾塔回流冷凝器 E15508 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 T15503 中，回流槽出來的液體經(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)。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水的甲醇。 精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量控制和調(diào)節(jié) [7]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。 影響因素 [7]保持精餾裝置的物料平衡是精餾塔穩(wěn)態(tài)操作的必要條件。? 相對(duì)揮發(fā)度的含義是液相混合物中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分揮發(fā)度之比，對(duì)于理想溶液就是飽和蒸汽壓之比。顯然，精甲醇的質(zhì)量和精制過程中的損耗，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)件分塔盤和填料兩種。填料型精餾塔工藝, 其核心設(shè)備主、預(yù)塔都選用新型填料型精餾塔, 塔內(nèi)采用高效的、經(jīng)特殊工藝處理的不銹鋼絲網(wǎng)波紋填料和配套的新型氣液分布器，該塔具備以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 塔板效率高 　采用甲醇精餾專用不銹鋼絲網(wǎng)波紋填料, 空隙率0. 85 m 2/ m3 , 理論塔板數(shù)8～10塊/m , 經(jīng)特殊工藝處理后, 具有優(yōu)良的傳質(zhì)、傳熱性能和液體均布能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。雙塔精餾工藝技術(shù)由于具有投資少、建設(shè)周期中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè)短、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn), 被我國(guó)眾多中、小甲醇生產(chǎn)企業(yè)所采用，尤其在聯(lián)醇裝置中得到了迅速推廣?！　《遥谖锪鞣矫?，即使條件好的國(guó)內(nèi)甲醇企業(yè)也僅有廠內(nèi)儲(chǔ)運(yùn)和鐵路裝運(yùn)設(shè)施，國(guó)內(nèi)目前還沒有全國(guó)性更沒有世界性的甲醇中轉(zhuǎn)運(yùn)輸基地，沒有甲醇大型專用運(yùn)輸工具。同時(shí)近年來煤炭?jī)r(jià)格的大幅度上漲對(duì)本來還具有一定成本優(yōu)勢(shì)的煤基甲醇產(chǎn)生較大影響，再加上煤基甲醇大多建在西部地區(qū)，運(yùn)輸費(fèi)用較高。我國(guó)甲醇工業(yè)無疑將迅速發(fā)展起來 [13]。甲酸進(jìn)入血液后，會(huì)使組織酸性越來越強(qiáng)，損害腎臟導(dǎo)致腎衰竭。甲醇是無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體。2．計(jì)算條件：①原料氣組成CH3OH H2O CH3CH2OH 輕餾分 雜醇Wt% 95 ②精甲醇收率：%③廢水中甲醇含量：50ppm：①編寫計(jì)算說明書，其中包括綜述，工藝路線選擇，物料衡算與工藝計(jì)算，主要塔設(shè)備計(jì)算，熱量衡算等?；瘜W(xué)分子式為 CH3OH，結(jié)構(gòu)式如下：H|HCOH|H分子結(jié)構(gòu)：C 原子以 sp3 雜化軌道成鍵， 0 原子以 sp3 雜化軌道成鍵。嚴(yán)重者會(huì)失明，乃至喪命。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來主要燃料的候補(bǔ)燃料之稱，需用量十分巨大 [1]。相對(duì)煤基甲醇技術(shù)，天然氣轉(zhuǎn)化技術(shù)成熟可靠，轉(zhuǎn)化規(guī)模受甲醇規(guī)模影響較小，裝置緊湊，占地面積小。甲醇產(chǎn)地與消費(fèi)地相距較遠(yuǎn)，導(dǎo)致交通運(yùn)輸成為今后我國(guó)甲醇發(fā)展的主要瓶頸。加上新型精餾設(shè)備的使用，對(duì)工藝流程也產(chǎn)生一定影響。在原有雙塔流程中僅增加1臺(tái)加壓塔和部分設(shè)備, 裝置生產(chǎn)能力就能翻1倍；比雙塔流程節(jié)約能耗20%以上；由于增加了乙醇等產(chǎn)品的采出, 產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)際AA標(biāo)準(zhǔn), 有更廣闊的銷售市場(chǎng)和更高的產(chǎn)品售價(jià)；由于兩流程近似,操作和管理方法易于接受。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） ；。液態(tài)混合物在飽和狀態(tài)下，各組分的揮發(fā)度用它在蒸汽中的分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率之比來表示，即： 1XPV?2式中：V 揮發(fā)度； P蒸汽中分壓； X液相中摩爾濃度。如此不斷汽化、冷凝操作，最后使混合液中的組分幾乎以純組分被分離開來。一般精餾塔設(shè)幾個(gè)進(jìn)料Fx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 加壓精餾系統(tǒng)預(yù)精餾塔出來的預(yù)后甲醇，經(jīng)加壓精餾塔給料泵加壓后，進(jìn)入加壓精餾塔進(jìn)料/釜液換熱器 E15513 的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點(diǎn)后，進(jìn)入加壓精餾塔 C15502 的下部，塔頂出來的甲醇蒸汽進(jìn)入冷凝器/再沸器 E15507 的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進(jìn)入加壓精中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè)餾塔回流槽 T15502，回流槽中出來的冷凝液甲醇，部分經(jīng)加壓精餾塔回流泵加壓后進(jìn)入加壓精餾塔頂作回流液，其余的甲醇液進(jìn)入加壓精餾塔精甲醇冷卻器 E15502 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃后，去中間罐區(qū)的精甲醇計(jì)量罐（或粗甲醇儲(chǔ)罐） 。為了減少塔頂出口氣體中攜帶液體量，塔頂空間一般取～，以利于氣體中的液滴自由沉降。 CtBAP????lg式中 飽和蒸汽壓， KPa；?P t物系溫度，℃。冷凝器的熱負(fù)荷 ??LDVCIQ?? 其中 塔頂上升蒸汽的焓VDI 塔頂餾出液的焓L對(duì)于全凝器作熱量衡算（忽略熱量損失）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè)因塔頂餾出液幾乎為純甲醇，故其焓可近似按純甲醇進(jìn)行計(jì)算，則全凝器的熱負(fù)荷為（塔頂溫度為 ℃下，甲醇的汽化熱為 ）=107 kJ/h?CQ℃下，水的比熱容為?Dt ??CkgJpc??/ kg/h????12tWpcCC ???在 =℃ 下，甲醇的汽化熱為 ，水的汽化熱為 kJ/kgt選用 （700kpa，180℃）低壓蒸汽為加熱介質(zhì)再沸器的熱負(fù)荷為 ??LWVBIQ??39。V精餾段： =?LM提餾段： =39。本設(shè)計(jì)選用 （溫度為 180℃）的低壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度，今以圓柱型裙座為例，可知裙座高度是由塔底封頭切線到出料管中心線的高度 h 和出料管中心線至基礎(chǔ)環(huán)的高度 H 兩部分組成。已知：進(jìn)料的 =進(jìn)料流量 F= =67925kg/h，甲醇的質(zhì)量分率 =95%，水的質(zhì)量分率 =%，輕餾swtWtW分的質(zhì)量分率 =%，另有雜醇和乙醇的量較少，這里忽略不計(jì)。表 17 甲醇水溶液的粘度中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè)甲 醇 濃 度， %10 20 30 40 50 60 70 80 90 100溫度℃ 粘 度， 105P10 4580 5700 6150 6120 5330 4300 3200 2200 1680 11500 2600 3170 3400 3460 3180 2630 2150 1730 1310 90010 1617 1963 2180 2340 2491 2140 1980 1476 1061 68615 1446 1762 1959 2058 2073 1949 1689 1307 965 63820 1253 1516 1680 1770 1798 1681 1513 1192 874 59125 1098 1316 1444 1502 1572 1461 1339 1081 805 55330 982 1145 1257 1329 1363 1269 1184 964 726 51535 875 1009 1111 1157 1198 1154 1058 872 673 48340 792 902 989 1003 1045 997 946 784 620 45163 504 508 586 611 636 594 568 526 424 sPa?? 甲醇精餾工藝流程說明 預(yù)精餾系統(tǒng)來自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃、） ，首先進(jìn)入粗甲醇預(yù)熱器 E15501 的管程，被殼程的低壓蒸汽冷凝液加熱到 70℃左右，然后進(jìn)入預(yù)精餾塔 C15501 的上部。分析塔內(nèi)沿塔高的溫度分布可以看到，在精餾段或提餾段的某塔板上溫度變化最顯著，也就是說，這些塔板的溫度對(duì)于外界因素的干擾反映最為靈敏，通常將它稱之為靈敏板。反之，當(dāng)回流比減小時(shí)， 減小而 增大，使分離效果變差。 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： iiiXP??*式中： 氣相中組分 i 的分壓；iP 此溫度下純組分 i 的飽和蒸汽壓；*i 組分 i 在理想溶液中的摩爾濃度，%。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。比兩塔工藝減少蒸汽消耗約 30%左右；操作的靈敏性比板式塔好，但其穩(wěn)定性不如板式塔好；采取了萃取精餾和共沸精餾工藝，有效解決了微量難分離組分的脫除問題；中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè)分離效率高，操作彈性大，生產(chǎn)能力大。雙塔精餾能耗達(dá)到傳統(tǒng)的板式三塔消耗水平, 三塔精餾能耗比傳統(tǒng)的板式三塔降低15%以上, 5萬(wàn)t/a甲醇生產(chǎn)企業(yè)年運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)省200萬(wàn)元以上。相同規(guī)模的裝置三塔精餾與雙塔精餾相比投資增加20%以上, 但運(yùn)行費(fèi)用一般可節(jié)省20%?！　I(yíng)銷模式：自行銷售 PK 專業(yè)銷售商　　據(jù)正智遠(yuǎn)東公司調(diào)查，盡管我國(guó)已成為最主要的甲醇生產(chǎn)國(guó)，但目前國(guó)內(nèi)甲醇生產(chǎn)企業(yè)還屬內(nèi)向型企業(yè)，產(chǎn)品幾乎全部面向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，建設(shè)項(xiàng)目的市場(chǎng)分析和決策幾乎也全部依賴于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，出口量微乎其微，根本無暇顧及到國(guó)際市場(chǎng)上的需求和變化。我國(guó)小型聯(lián)醇裝置每噸產(chǎn)品耗能則高達(dá) 70 吉焦。　　而以中東和中南美洲為代表的國(guó)外甲醇裝置普遍規(guī)模較大。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。急性中毒癥狀有：頭疼、惡心、胃痛、疲倦、視力模糊以至失明，繼而呼吸困難，最終導(dǎo)致呼吸中樞麻痹而死亡。甲醇工業(yè)的迅速發(fā)展，是由于甲醇是多種有機(jī)產(chǎn)品的基本原料和重要的溶劑，廣泛用于有機(jī)合成、染料、醫(yī)藥、涂料和國(guó)防等工業(yè)。近年來，世界甲醇的生產(chǎn)能力發(fā)展速度較快。甲醇有較強(qiáng)的毒性，對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚攝入都會(huì)產(chǎn)生毒性反應(yīng)，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。甲醇用途目前，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。這對(duì)產(chǎn)能規(guī)模小、單位產(chǎn)能投資較高的國(guó)內(nèi)大部分甲醇生產(chǎn)企業(yè)來講會(huì)壓力劇增。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。這樣便能有效解決融資問題，降低資金成本和投資風(fēng)險(xiǎn)，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(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)力。效率較高的填料塔是最近幾年才出現(xiàn)的, 采用以高效絲網(wǎng)波紋填料和配套的分布器為核心的精餾技術(shù)。表11 傳統(tǒng)雙塔與填料型三塔精餾工藝比較項(xiàng) 目 投資（相對(duì)數(shù)） 蒸汽/t 循環(huán)水/ m 3 電/雙塔精餾工藝 100 ～ 150～180 40中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè)三塔精餾工藝 123 ～ 60～80 30　 填料型甲醇精餾工藝, 由于采用了先進(jìn)的甲醇精餾專用絲網(wǎng)規(guī)整填料和配套的新型分布器, 加之在系統(tǒng)熱量的分配上合理優(yōu)化, 從而使能耗大為降低。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。為了滿足作為基礎(chǔ)化工原料的基本要求，必須對(duì)粗甲醇進(jìn)行精制，將粗甲醇中的雜質(zhì)脫除至規(guī)定的指標(biāo)之內(nèi)。精餾工藝的理論基礎(chǔ)是拉烏爾定律和道爾頓分壓定律。VL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?？梢妼?duì)高純度分離時(shí)，一般不能用測(cè)量塔頂溫度來控制塔頂組成。在任何情況下，混合物的粘度都比純甲醇的粘度大，見表 17 所示。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 計(jì)算參數(shù)表 21 加壓下甲醇水平衡數(shù)據(jù)表溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) 134 129 135 140 145 130 148 150 155 158 131 160 165 168 132 170 172 133 表 22 甲醇的汽化熱溫度，℃ 汽化熱，kJ/kg 溫度，℃ 汽化熱，k