年產(chǎn)5萬(wàn)噸甲醇雙塔精餾工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-08-11 21:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 點(diǎn)為： 節(jié)約能耗、簡(jiǎn)單、容易控制、 投資省、建設(shè)周期短、裝置簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單和便于管理 。其缺點(diǎn)為精餾的甲醇含乙醇量較高 [9]。 雙塔精餾甲醇工藝的簡(jiǎn)單介紹 該流程為我國(guó)以前老的甲醇裝置中采用是較廣的一種精餾流程。精甲醇 先經(jīng)預(yù)精餾塔 ,經(jīng)預(yù)精餾后的含水甲醇直接由泵輸送經(jīng)熱交換器后再至主精餾塔 ,最終在主精餾塔將甲醇與水、重組份及殘余輕組份進(jìn)行有效分離 得到精甲醇 產(chǎn)品 [10]。生產(chǎn)實(shí)踐證明雙塔精餾流程簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定 ,能滿(mǎn)足甲醇生產(chǎn)要求 ,其具體工藝流程如下圖 [11]： 5 雙塔精餾工藝流程簡(jiǎn)圖 該工藝主要是由主精餾塔以及預(yù)精餾塔組成。首先將粗甲醇流入預(yù)精餾塔中，其實(shí)質(zhì)是萃取精餾塔，在其塔頂以及回流槽中加入一定水作萃取劑，以脫除粗甲醇中所包含的非水溶性雜質(zhì)。再將通過(guò)輕餾分后的預(yù)后甲醇放入精餾塔中，以將甲醇、水以及高沸點(diǎn)雜質(zhì)完全分離開(kāi)來(lái)。另外為了將粗甲醇中的酮以及高級(jí)醇完全、徹底脫離出來(lái)，需在主精餾塔中設(shè)置一條側(cè)線(xiàn)，并通過(guò)管線(xiàn)形式將雜質(zhì)水排出。在該過(guò)程中需注意一點(diǎn)，要確保主塔塔底溫度高于 104176。 C，同時(shí)也要保證主塔塔底殘液的實(shí)際 pH 值控制在 79 范圍內(nèi)。去除雜質(zhì)后，可在主塔上部或者是回流液中獲得約為 %純度的精甲醇。精餾之后的甲醇便可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中 [12]。 6 第 二 章 物料及熱量的衡算 甲醇的精餾的目的是實(shí)現(xiàn)甲醇與水的分離， 需要 通過(guò)物料衡算及熱量衡算，選取合適粗甲醇的進(jìn)料量、熱蒸汽和冷凝水的流量，更好實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)能的作用。 物料衡算 預(yù)塔物料衡算 （ 1）已知條件： 精甲醇年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸，粗甲醇中含甲醇 %，回收率為 96%，年工作日按 300 天機(jī)算，則： 組分名稱(chēng) 甲醚 Ar 異丁醇 組成 5 = = （ 2）入料 本設(shè)計(jì)比 輕的按 計(jì)算，比 重的按 計(jì)算 粗甲醇入料量： 其中： 二甲醚： 甲醇： 7 水： 堿液 每噸精甲醇耗 ,則耗 2%堿液量 堿液中的水： 蒸汽冷凝液量以入料甲醇計(jì)： 從主塔回流液中來(lái)的初餾物以入塔粗 2%計(jì)： （ 3）出料 二甲醚 預(yù)后甲醇（不考慮滴漏或放空微量損失），含： 甲醇： 占 水： 占 堿液： 占： 從主塔來(lái)的初餾物： 占 綜合上述各項(xiàng)，預(yù)后甲醇的總質(zhì)量為 主塔物料衡算 （ 1）入料量 1）預(yù)后甲醇為： 2)回流液量取回流比 ，（回流比的確定：甲醇 二甲醚 水 ）則 8 （大于 %范圍內(nèi)） 選擇泡點(diǎn)進(jìn)料： 查表得： 取最大： 則回流液量為 ，則： （ 2）出料量 1)高沸點(diǎn)物采出量（其中：甲醇含，重組分占），所以無(wú)高沸點(diǎn)采出物 2）從主塔回流液中采出預(yù)塔入料量到預(yù)塔收集槽，計(jì)算時(shí)以甲醇計(jì)： 3）殘液排放，包括水、堿、甲醇及高沸點(diǎn)物等，其中甲醇含 ，計(jì)算時(shí)以水計(jì)：設(shè)殘液量為，則： 4）成品甲醇： 9 熱量衡算 預(yù)塔熱量衡算 （ 1）目的 根據(jù)預(yù)塔平衡計(jì)算熱量平衡，求出預(yù)塔鎖好的蒸汽劑冷凝水量。 （ 2）已知條件 粗甲醇和堿液入料溫度為 ，塔頂甲醇蒸汽溫度為 ，回流液溫度為，排出殘液溫度為 。 1） 預(yù)塔收入熱 2） 入料代入顯熱（假定粗甲醇與堿液為入料） 3） 回流液帶入熱 4） 蒸汽放出潛熱 （ 3）預(yù)塔支出熱 1）預(yù)塔甲醇帶出熱 2）塔體熱損失 3）塔頂蒸出汽帶出熱（不包括潛熱和顯熱） （ 4）計(jì)算數(shù)據(jù) 查表得： 粗甲醇混合比熱： 預(yù)后甲醇混合比熱： （在計(jì)算過(guò)程中堿液以水計(jì)） （ 5）收入熱（ ） 10 QR=預(yù)塔回流比取 （回流液 /出料量）則 其中，加入的蒸汽冷凝液量為 ，從主塔來(lái)初餾物為 。所以，被預(yù)塔冷凝器冷凝下來(lái)液體為： 待定： （ 6）支出熱（排除殘液溫度 ） 1) 2） 以入熱計(jì)，即： 3） 塔頂氣體組成 則二甲醚含量為 甲醇汽化潛熱 = ，二甲醚沸騰，故意氣體的形式存在于粗甲醇中，受熱時(shí)解吸，無(wú)相變，故不考慮相變。 11 解得： （ 4）預(yù)塔耗蒸汽量計(jì)算 塔釜蒸汽壓力為，好蒸汽潛熱為 ( ） ,所以，用蒸汽量： 每噸粗甲醇耗蒸汽量： （ 5）耗冷卻水量的計(jì)算 從預(yù)塔蒸餾出來(lái)的甲醇蒸汽含輕餾分和初餾分，進(jìn)入預(yù)塔冷凝器。通過(guò)冷卻水量控制冷卻溫度，達(dá)到分離甲醇輕餾分和初餾分的目的。甲醇初餾物作為回流液返回系統(tǒng)，輕餾分以氣態(tài)形式放空。預(yù)塔冷凝器物熱框圖如下圖所示。 50176。C 輕餾分放空 50176。C 65176。C 塔冷凝器物熱框圖 12 1） 熱量衡算 由預(yù)熱塔熱量衡算可知： 2)冷卻用水量 物料帶入熱與物料帶出熱之差，余熱量用水冷卻。 冷卻水進(jìn)入冷凝器溫度 25176。C，出冷凝器溫度為 40176。C，則用水量 3)每噸粗甲醇耗冷卻水量： 主塔熱量衡算 （ 1）目的 根據(jù)主塔物料平衡計(jì)算熱量平衡，求出主塔精餾過(guò)程中所耗蒸汽及冷卻水量。 （ 2）帶入熱量 待定 （ 3）帶出熱 13 以代入熱量計(jì)，所以： 得到 （ 4）主塔耗蒸汽量計(jì)算 主塔熱量衡算可知： 需 蒸汽量：水蒸氣潛熱為 （ 2138KJ/Kg）： 每噸粗甲醇消耗蒸汽量： 所以主、預(yù)塔總的蒸汽消耗量： 主、預(yù)塔每噸粗甲醇耗蒸汽量： （ 5）冷卻水用量的計(jì)算 冷卻水用量包括冷凝器、精甲醇冷卻器及整個(gè)精餾過(guò)程耗用冷卻水量的計(jì)算： 1） 主塔冷凝器冷卻水用量 從主塔捂熱及主塔冷凝器的物熱框圖，主塔冷凝器的換熱量為進(jìn)冷凝器的氣體與出冷凝器液體熱量之差，其中不凝性氣體放空，所以計(jì)算時(shí)和工程損失一起考慮，為總?cè)霟岬?5%計(jì) [12]。 不凝器 14 冷卻水 50176。C 回流 塔頂甲醇蒸汽 去預(yù)餾塔 主塔冷凝器物熱圖 冷卻水用量 ，冷卻水進(jìn)入冷凝器溫度為 ，出冷凝器溫度為 ,所以： 每噸粗甲醇耗冷卻水量： 2）成品精甲醇冷卻水用量 成品精甲醇帶入熱 精甲醇帶出熱 熱損失 所需冷卻水量： 15 每噸粗甲醇耗冷卻水量： （ 6）整個(gè)精餾過(guò)程中耗水量，每噸粗甲醇耗水量 整個(gè)精餾過(guò)程中消耗冷卻水量 每噸粗甲醇耗水量： (7)原料液及其塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 甲醇的摩爾質(zhì)量為： 水的摩爾質(zhì)量為： (8)原料液及其塔頂與塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 則可知： 原料的處理量： 16 根據(jù)回收率： 則有： 由總物料衡算： 以及： 得出： 表 1 主要計(jì)算數(shù)據(jù)匯總 精甲醇產(chǎn)量 粗甲醇產(chǎn)量 粗甲醇入料量 水量 原料液的摩爾分率 餾出液的摩爾分率 殘液中摩爾分率 回流比 殘液餾出量 原料液餾出量 再沸器熱負(fù)荷 冷凝器熱負(fù)荷 17 第三 章 塔內(nèi)物料有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 為了便于選取精餾塔的類(lèi)型，計(jì)算塔體厚度、精餾塔的直徑，精餾塔塔高和塔體內(nèi)件設(shè)計(jì)需要對(duì)物料的操 作壓力、操作溫度、平均摩爾質(zhì)量、平均密度、平均表面張力進(jìn)行計(jì)算 [13]。 操作壓力的計(jì)算 [14] 設(shè)每層塔壓降：（一般情況下，板式塔的每一個(gè)理論級(jí)壓降約在 ） 進(jìn)料板壓力： 精餾段平均壓力： 塔釜板壓力： 提餾段平均壓力： 操作溫度的計(jì)算 查表可得： 安托尼系數(shù) A B C 10~168 16~91 的安托尼方程 [15]： 的安托尼方程： 18 由泡點(diǎn)方程式差可得：當(dāng) 同理可求出： 時(shí)
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