【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 %（5）不凝氣體：氮?dú)?% 氬氣 % 二氧化碳 %2） 預(yù)塔物料衡算(1)入料：①粗甲醇入料量：55936kg/h②堿液每噸精甲醇消耗92%的NaOH ，則消耗10%的堿液量： =則甲醇年消耗量：24330=298t堿帶入的水量=（）=（相當(dāng)于加入的萃取水量）③粗甲醇含水量=55936=水量=粗甲醇含水量+堿液含水量=+=④輕餾分量=55936=⑤初餾物=55936=⑥不凝氣體=55936=總?cè)肓狭?粗甲醇量+堿液量=55936+=（2）出料①甲醇：50505 kg/h②水量： kg/h③NaOH: kg/h④輕餾分：⑤初餾物： kg/h⑥不凝氣： kg/h其中：氣相 塔頂=輕餾分+不凝氣= + = kg/h液相 塔底=甲醇+水+初餾物+NaOH=50505+++=55212 kg/h（3）預(yù)塔回流量脫醚塔回流量回流比一般R20,且考慮到節(jié)省能源的問題。結(jié)合ASPEN簡(jiǎn)捷模擬取R=則回流量== 預(yù)塔全塔物料流程圖3）加壓塔物料衡算%（即塔底甲醇含量）（1）入料：總?cè)肓狭?出料液相=55212kg/h其中:①水量=預(yù)出料水量=②甲醇量=預(yù)出料甲醇量=50505kg/h③NaOH=預(yù)出料堿量=④初餾物=預(yù)出料初餾物=（2）出料：①出料水量=入料水量=②NaOH=③初餾物=④甲醇=（出口水量+NaOH+初餾物）出料甲醇含量/（1出料甲醇含量）=（++）（）=28296kg/h⑤采出精甲醇量=入塔甲醇量出料甲醇量=5050528296=22209kg/h⑥總出料量=總?cè)肓狭坎沙鼍状剂?5521222209=33003kg/h其中 塔頂：液相=精甲醇量=22209kg/h塔底：液相=粗甲醇量=33003kg/h（3）回流量為保持系統(tǒng)的穩(wěn)定操作，降低能耗，并減少投資，應(yīng)選?。杭訅核亓鞅萊1≥常壓塔回流比R2≥并且在保持穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上，RR2選取的盡量小。則取加壓塔回流比R=回流量=RD=22209=64406kg/h 加壓塔全塔物料流程圖4）常壓塔物料衡算（1）入料總?cè)肓狭?加壓塔塔底總出料量=33003kg/h其中①甲醇=33003=②水=③NaOH=④初餾物=（2）出料①側(cè)線排出量=初餾物+水+甲醇初餾物=（%+%）=%則 側(cè)線排出量=其中：甲醇==(%)水==（%）初餾物=（%）②塔底排出殘液其中：NaOH=水=入料水側(cè)線排出==塔底排出殘液中含甲醇量=（殘液中水+NaOH）殘液甲醇含量/（1殘液中甲醇含量）=（+）（）=殘液總量=水量+NaOH+醇量=++=③塔頂塔頂采出精甲醇=入塔精甲醇側(cè)線排出殘液中含醇量==總出料量：塔頂精甲醇=塔側(cè)線=初餾物+水+甲醇=塔底殘液=NaOH+水+甲醇=（3）回流量回流量=RD=2= 常壓塔全塔物料流程圖5）回收塔物料衡算（1）入料入料量=側(cè)線排出量=其中 甲醇= 水= 初餾物=（2）出料：①塔頂采出精甲醇量==(%)②側(cè)線抽出物甲醇=入料甲醇塔頂甲醇==（%）側(cè)線抽出物=其中乙醇==異丁醇==水==甲醇=③塔底其中水=入料水量側(cè)線出水==異丁醇=入料異丁醇側(cè)線抽出異丁醇==乙醇=入料乙醇側(cè)線出乙醇==總量=水量+異丁醇+乙醇=++=（3）回流液量回流比：R取7回流量=DR=7= 回收塔全塔物料流程圖6）粗甲醇中甲醇回收率甲醇回收率=（加壓塔采出精甲醇量+常壓塔采出精甲醇量+回收塔采出精甲醇量）/粗甲醇中精甲醇量=（22209++）/=%第三章 ASPEN PLUS工藝流程模擬與分析ASPEN PLUS模擬思路如下： 通過物料恒算得出塔頂采出量D，通過DSTWU模塊進(jìn)行四塔的簡(jiǎn)捷計(jì)算，得出Actual reflux ratio（即回流比R）、Number of stages(即塔板數(shù))、Feed stage（進(jìn)料板）的數(shù)值，考慮到實(shí)際情況，用以上值乘一適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)做為實(shí)際四塔的模擬數(shù)據(jù)，結(jié)合物料恒算的結(jié)果，在RadFrac模型下進(jìn)行整個(gè)四塔的實(shí)際模擬。 aspen簡(jiǎn)捷法計(jì)算預(yù)塔簡(jiǎn)捷計(jì)算的源程序詳見附錄（電子版）所得塔板數(shù)15安全系數(shù)4= 四塔中預(yù)塔的塔板數(shù)60所得塔板數(shù)11安全系數(shù)5 = 四塔中預(yù)塔的塔板數(shù)60所得塔板數(shù)31安全系數(shù)2 = 四塔中預(yù)塔的塔板數(shù)70所得塔板數(shù)20安全系數(shù)4=四塔中預(yù)塔的塔板數(shù)80 通過回收塔各組分質(zhì)量分率與塔板的關(guān)系，來確定側(cè)線出料（廢液排出位置）位置，丁醇物料出峰的峰頂和甲醇物料出峰的峰谷所對(duì)應(yīng)的塔板位置即為側(cè)線采出位置，有圖可知回收塔側(cè)線在38快塔板出采出。 整個(gè)四塔甲醇的回收率甲醇進(jìn)料質(zhì)量流率： = 。 32 = 。 32 = 。則甲醇的回收率回收率滿足要求。、常壓塔、回收塔采出甲醇的濃度加壓塔采出甲醇的濃度，%；常壓塔采出甲醇的濃度，%；回收塔采出甲醇的濃度，%。 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(jí)冷凝器，一級(jí)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(shí)排放一些不凝氣，二級(jí)冷凝器把經(jīng)過一級(jí)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]。（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(guó)外資料中查到的設(shè)計(jì)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。從上圖可以看出，理論板數(shù)超過26以后，對(duì)于分離理論板在增加也不會(huì)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(jì)的需要。（2）溫度分布模擬分析 預(yù)塔塔內(nèi)溫度分布圖從該圖可以看出，甲醇精餾預(yù)塔的操作溫度為頂溫60℃，這與實(shí)際不相吻合，有待改進(jìn)；而釜溫在65～75℃之間，這與實(shí)際的操作數(shù)據(jù)相吻合。 加壓塔模擬分析由于加壓塔回流方式接近泡點(diǎn)回流而非過冷回流，加壓塔塔頂產(chǎn)出精甲醇產(chǎn)品乙醇含量較常壓塔高。加壓塔頂不凝氣一般采用平衡管引入常壓塔冷凝器。這是工業(yè)習(xí)慣但并不合理。丙酮基本上都富集于不凝氣中了。因此生產(chǎn)國(guó)優(yōu)與AA級(jí)甲醇不凝氣的去向應(yīng)該不同。此外，由于加壓塔回流溫度較高不利于塔頂甲乙醇的分離，在加壓塔頂氣流在常壓塔再沸器中換熱后再與粗甲醇或預(yù)后甲醇換熱使之過冷5～10℃，這樣還可改善加壓塔回流泵氣蝕性能。（1）塔板數(shù)模擬分析兩個(gè)產(chǎn)品塔塔板數(shù)增加了一倍(國(guó)內(nèi)的三塔精餾也是最早從國(guó)外引進(jìn)，加壓塔和常壓塔都為85塊實(shí)際塔板)。加壓塔的理論板數(shù)與分離效率的關(guān)系國(guó)內(nèi)對(duì)于加壓塔理論板數(shù)，沒有研究報(bào)道。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中取60塊理論板，加壓塔在提供給常壓塔熱源的基礎(chǔ)上，本身也是一個(gè)精餾產(chǎn)品塔，根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐，常壓塔取得AA級(jí)產(chǎn)品相對(duì)容易一些。但是，加壓塔得到AA級(jí)產(chǎn)品卻不容易，這主要是因?yàn)樵诩訅旱那闆r下，組分之間的相對(duì)揮發(fā)度變小。 加壓塔組分分布圖 常壓塔模擬分析常壓塔是第二個(gè)產(chǎn)品塔，同時(shí)也要求產(chǎn)出AA級(jí)產(chǎn)品的精甲醇，常壓塔在國(guó)內(nèi)也有不同的工藝形式，一種是常壓塔在提餾段取側(cè)線抽出雜醇油，一種是常壓塔從塔底直接輸送到回收塔不抽出雜醇油，而是放到回收塔來解決這個(gè)問題。（1）理論板數(shù)模擬分析在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，常壓塔仍然按85塊實(shí)際塔板設(shè)計(jì)。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(duì)于甲醇是比較難分離的一個(gè)組分，要達(dá)到美國(guó)聯(lián)邦A(yù)A級(jí)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?cè)谠O(shè)計(jì)中使用了70塊理論版。 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(guó)內(nèi)文獻(xiàn)很少涉及的部分，甲醇回收塔的形式多種，國(guó)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(duì)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。采用甲醇回收塔的流程，該塔在整個(gè)操作周期內(nèi)可以選擇間斷性操作。塔頂產(chǎn)品合格則隨精甲醇進(jìn)產(chǎn)品罐區(qū)，不合格可打回粗甲醇罐區(qū)重新進(jìn)行精餾流程。第四章 常壓塔冷卻器的設(shè)計(jì)兩流體溫度變化情況：精甲醇進(jìn)口溫度71℃，出口溫度49℃；冷卻水進(jìn)口溫度25℃，出口溫度30℃。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)進(jìn)口溫度降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。[18]⑴流體平均溫度Tm和tmTm1＝（Ti＋To）/2＝（71＋49）/2＝60℃tm1＝（ti＋to）/2＝（25＋30）/2＝℃⑵平均溫度下的物性數(shù)據(jù) 表31 各組分物性數(shù)據(jù)物料項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)物料項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)水密度kg/m3994甲 醇密度 kg/m3760粘度pa?s粘度pa?s導(dǎo)熱