【正文】 管，采用凹形受液盤。本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑DN=1600mm，查得封頭曲面高度h1=400mm，直邊高度h2=25mm，封頭的厚度mm，內(nèi)表面積m2，容積m3[22]。 提餾段平均壓力： （2）操作溫度 甲醇和水的安托尼系數(shù)安托尼系數(shù)ABCMin～MaxHO10～168CH3OH16～91依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中甲醇、水的飽和蒸氣壓由安托尼方程計(jì)算。 帶入熱量進(jìn)熱項(xiàng)目粗甲醇軟水堿液回流液熱蒸汽成分二甲醚甲醇水異丁醇水堿+水甲醇水流量kg/h溫度℃65656565787860比熱kJ/kg℃焓kJ/kg熱量kJ/hQ蒸汽有：Q入＝Q粗甲醇＋Q軟水＋Q回流液＋Q蒸汽＝＋＋＋＋＋＋＋Q蒸汽＝＋Q蒸汽（2）帶出熱量 帶出的熱量出熱部分塔頂塔底熱損失成分二甲醚回流液甲醇水＋（堿液）以5%計(jì)液體比熱kJ/kg℃流量kg/h液體冷凝熱kJ/kg溫度℃64648282熱量kJ/h5%Q入那么：Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q預(yù)后甲醇＋Q損＝＋＋＋＋5%Q人＝＋5%Q入根據(jù)能量守恒：Q入＝Q出 (31)既：Q入＝＋5%Q入則：Q入＝Q出＝所以 Q蒸汽＝則需要蒸汽量為： 根據(jù)以上計(jì)算的結(jié)果列出預(yù)塔熱量平衡表: 預(yù)塔熱量平衡表帶入熱量kJ/h帶出熱量kJ/h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)霟峥偝鰺崂鋮s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℃，則：Q入＝Q甲醇＋Q甲醇蒸汽＝＋＝Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q損失＝＋＋＝Q傳＝Q入－Q出＝－＝又因?yàn)?Q傳＝G1水（40－30）＝所以得到 G1水＝ 主塔的熱量衡算設(shè)計(jì)的操作條件為：塔頂溫度65℃，塔釜溫度105℃，進(jìn)料溫度70℃，回流液溫度為40℃，冷卻水進(jìn)口溫度30℃，出口溫度40℃。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是，可利用壓強(qiáng)較低的加熱蒸汽，并省掉間接加熱設(shè)備，以節(jié)省操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用。對(duì)于沸點(diǎn)低，常壓下為氣態(tài)的物料必須在加壓條件下進(jìn)行操作。又因氣體在閥片下測(cè)水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間，故收到很好的傳質(zhì)效果。（8）對(duì)熱敏性物系宜采用填料塔，因?yàn)樘盍纤?nèi)的滯液量比板式塔少，物料在塔內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)短。雖然消耗高于三塔精餾工藝，但在年產(chǎn)5萬噸生產(chǎn)規(guī)模以下時(shí)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較占優(yōu)勢(shì)，其節(jié)能降耗途徑可以采用高效填料來達(dá)到降低蒸汽消耗的目的。我國(guó)政府已充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。70年代四川維尼綸廠引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料的95 kt/a低壓法裝置，采用英國(guó)ICI技術(shù)。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。常見的癥狀是，先是產(chǎn)生喝醉的感覺，數(shù)小時(shí)后頭痛，惡心，嘔吐，以及視線模糊。甲醇最早從木材干餾得到故又稱木醇或木精甲醇又名；其物理化學(xué)性質(zhì)為：℃，℃，℃，℃，(空氣=1)，(100mmHg ℃)；能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混溶；遇熱、明火或氧化劑易著火；化學(xué)分子式為CH3OH，分子為極性分子。致死量為30毫升以上，甲醇在體內(nèi)不易排出,會(huì)發(fā)生蓄積，在體內(nèi)氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。主要用于制造甲醛、纖維素、甲基化反應(yīng)、萃取劑、橡膠加速劑，也可作染料、樹脂、人造革、火漆薄膜、玻璃紙、噴漆等的溶劑以及油漆、顏料去除劑、有機(jī)合成的中間體等，也可用作燃料、焊劑。目前，國(guó)外的液相甲醇合成新工藝具有投資省、熱效率高、生產(chǎn)成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)[2]。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇－醋酸及其衍生物”，利用國(guó)外開發(fā)成功的MTO或MTP先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展“甲醇－烯烴及衍生物”的2大系列[10]。每精制1t精甲醇約節(jié)約1t蒸汽，所以三塔精餾的能耗較低。安全系數(shù)較小。其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)上，在每個(gè)篩孔處安置一個(gè)可上下移動(dòng)的閥片。綜上所述，由于本次設(shè)計(jì)是針對(duì)甲醇精餾體系，所以采用常壓板式F1型浮閥精餾塔的設(shè)計(jì)及其輔助設(shè)備的選型。但將原料預(yù)熱到泡點(diǎn)，就需要增設(shè)一個(gè)預(yù)熱器，使設(shè)備費(fèi)用增加。則消耗純氫氧化鈉： 換成堿液： 堿液中的水： 軟水：軟水的加入量按精甲醇的20%計(jì)，那么需要補(bǔ)加軟水： 從主塔回流液中來的初餾物以入塔粗甲醇2%計(jì)算，既：將以上計(jì)算結(jié)果列下表： 預(yù)塔進(jìn)料組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)粗甲醇?jí)A液軟水初餾物合計(jì)（2）出料 塔底 ： 甲醇 塔底 ： 水 粗甲醇中水：堿液帶水： 軟水： 合計(jì)： 塔底異丁醇及高沸物： 塔頂二甲醚及低沸物： 將以上計(jì)算結(jié)果列與下表： 預(yù)塔出料流量及組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)塔頂塔底合計(jì) 主塔物料衡算（1）進(jìn)料 預(yù)后粗甲醇：（2）出料 釜?dú)堃褐屑状己考s為1%從主塔回流液中采出預(yù)塔入料量2%到預(yù)塔收集槽，計(jì)算時(shí)以100%甲醇計(jì)算為： 殘液排放：包括水、堿、甲醇及高沸點(diǎn)物等，其中甲醇含1%，設(shè)殘液量為X，則： =70℃時(shí) =105℃時(shí) 所以： 故：mm按鋼板厚度規(guī)格圓整，得塔體名義厚度mm。因此，可將上式簡(jiǎn)化得： （434） 液相負(fù)荷上限線液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于3～5s，則液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間: =3～5s （435）求出上限液體流量值（常數(shù)），在～圖上，液相負(fù)荷上限線為與氣體流量無關(guān)的豎直線。本設(shè)計(jì)采用浮閥塔，通過本次的精餾工藝設(shè)計(jì)，使甲醇得到了較好的分離，能夠滿足塔底含甲醇量≤1%的精餾要求，本設(shè)計(jì)的平均操作溫度為85℃，接近于常壓操作。Hd可用下式計(jì)算，即： （424）（1）與氣體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊后w高度。人孔直徑為600mm，其伸出塔體的筒體長(zhǎng)為200~250mm，人孔距操作平臺(tái)800~1200mm[19]。 （3）塔釜平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 （4）精餾段平均摩爾質(zhì)量 （5）提餾段平均摩爾質(zhì)量 平均密度及體積流量的計(jì)算查《化學(xué)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》[18]得到：tm=℃時(shí) 塔板數(shù)的確定 各點(diǎn)的甲醇摩爾分?jǐn)?shù)（1）預(yù)后甲醇中的甲醇摩爾分?jǐn)?shù) （41） （2）精甲醇中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù) （42） （3）殘液中的甲醇摩爾分?jǐn)?shù) （43） 處理能力進(jìn)料量： （44）精餾段物料量： （45）提餾段物料量: （46） 最小理論板數(shù)Nmin （1）平均揮發(fā)度 查數(shù)據(jù)手冊(cè)得到以下數(shù)據(jù)[14]：甲醇的飽和蒸汽壓：105℃ 70℃ 65℃水的飽和蒸汽壓： 105℃ 70℃ 65℃由下面公式計(jì)算： = （47）65℃時(shí)為： 70℃時(shí)為： 105℃時(shí)為： 平均揮發(fā)度： （2）最小理論板數(shù)（不含再沸器）已知：XD＝，XW＝。主塔溶液中還有一部分沸點(diǎn)介于甲醇和水之間的物質(zhì)，大多為異丁基油，由主塔采出，經(jīng)雜醇油冷卻器冷卻到≤40℃后進(jìn)入雜醇油貯槽計(jì)量液位，再經(jīng)雜醇油泵加壓到一定壓力后外送。這類溶液在常壓下又是液態(tài)，塔頂蒸氣又可以用普通冷卻水冷凝，因而也不需采用加壓蒸餾。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高效率塔板的不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。篩板塔的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。板式塔具有較大的操作范圍。 甲醇精餾的任務(wù)甲醇精餾是甲醇合成的下游工序，其基