【正文】 Q軟水 =+ =+=Q回流液 == kJ/h 表 33 預(yù)塔物料帶入熱量 入熱項(xiàng)目 組分 流量，kg/h 溫度℃ 比熱容，kJ/（ kg. ℃） 熱焓 ， kJ/kg 熱量 ， kJ/h 合計(jì) kJ/kg 粗甲醇 二甲醚 甲醇 8333 65 水 65 軟水 外補(bǔ)水 68 堿液 68 回流液 甲醇 60 主塔來(lái)低沸點(diǎn)物 甲醇 60 加熱蒸汽 水 Q加熱蒸汽 Q加熱蒸汽 Q低沸點(diǎn)物 == kJ/h 于是 Q入熱 =++++Q加熱蒸汽 =+ Q加 熱蒸汽 14 ② 帶出熱量 Q出熱 =Q二甲醚 +Q預(yù)后甲醇 +Q回流液 +Q初餾物 +Q熱損失 Q二甲醚 =(+)= kJ/h Q回流液 =(+)= kJ/h Q預(yù)后甲醇 =+ =+= kJ/h Q初餾物 =(+)= kJ/h Q熱損失 = ∴ Q出熱 =Q二甲醚 +Q回流液 +Q預(yù)后甲醇 +Q初餾物 +Q熱損失 =+++ Q入熱 表 34 預(yù)塔物料帶出熱量 出熱部位 塔頂 塔底預(yù)后粗甲醇 初餾物 熱損失 組分 二甲醚 回流液甲醇 甲醇 水 (堿液 ) 甲醇 以 5%計(jì) 流量 ， kg/h 8333 液體 比熱容 kJ/(kg.℃ ) 氣體冷凝熱 kJ/kg 溫度℃ 62 62 78 78 62 熱量 kJ/h 1741930.3 Q入熱 合計(jì) Q入熱 因 Q入熱 = Q出熱 故 + Q加熱蒸汽 =+ Q入熱 + Q加熱蒸汽 =+(+ Q加 熱蒸汽 ) Q加熱蒸汽 = kJ/h 15 則由底部循環(huán)蒸發(fā)器加入的 (不計(jì)蒸汽冷凝水的顯熱 )為 : 每噸粗甲醇脫除輕餾分所需蒸汽量為 : 塔底蒸汽量 /粗醇小時(shí)量 =匯兌表 3表 34，得出預(yù)塔熱量平衡表 35 表 35 預(yù)塔熱量平衡 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 塔頂加入冷凝液及堿液 塔頂回流液甲醇蒸汽 蒸發(fā)器W3 粗甲醇9259kg/h 預(yù)塔 K1 冷凝器W2 初餾物/h 主塔來(lái)初餾物輕餾分加熱蒸 汽kg/h 水h h 回流液水 收集槽 B2 圖 31 預(yù)塔物流圖 16 塔頂回流液入熱 塔底預(yù)后粗甲醇 主塔低沸點(diǎn)物熱 側(cè)線初餾物帶出 加入蒸汽 熱損失 總?cè)霟? 總出熱 ⑷ 冷卻水計(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)預(yù)塔冷卻器，通過(guò)冷卻水用量控制冷卻溫度，達(dá)到分離甲醇、輕餾分和初餾分的目的。 13 ⑶ 預(yù)塔全塔熱量平衡 預(yù)塔操作條件 :塔頂溫度 62℃；塔底溫度 78℃；進(jìn)料溫度 65℃；回流液溫度 62℃；外補(bǔ)水、堿液溫度 68℃；回流比 =回流量 /進(jìn)料量 =。兩塔采出初餾物的密度為 ，甲醇含量 %，油溶性雜質(zhì)為%。 主塔來(lái)的低沸點(diǎn)物 =預(yù)塔進(jìn)量 3%== kg/h。 粗醇小時(shí)量 20%補(bǔ)入燒堿帶入水量 =925920%=。 堿液 (以 5%NaOH計(jì)算 )帶入水量 =堿液量 燒堿 =。 水 =粗醇小時(shí)量粗甲醇含水量 == kg/h。精甲醇耗堿 ， 將燒堿配制成含 NaOH 25%溶液連續(xù)補(bǔ)入預(yù)塔中。 G粗醇 =粗醇小時(shí)產(chǎn)量 /精醇小時(shí)產(chǎn)量 =去掉油水和殘液中的甲醇 ， 實(shí)際精甲醇耗粗醇為 t/t， 年需粗醇量為 69000t。因此精餾工序工作日一般為 290330d，本計(jì)算以 300天為基準(zhǔn)，即 7200小時(shí)。 溫度：預(yù)塔底溫度 80℃ 預(yù)塔頂溫度 65～ 70℃ 預(yù)塔頂放空氣溫度 45～ 50℃ 主塔底溫度 107～ 110℃ 主塔頂溫度 65℃ 壓力：加熱蒸汽壓力 組分：精甲醇中甲醇含量 ≥ ％ 精餾殘液中甲醇含量 ≤ ％ 10 第 節(jié) 主要設(shè)備選型 預(yù)塔（脫醚塔）： DN120211770 主塔（甲醇水精餾塔）： DN165045400 11 第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 第 節(jié) 給定數(shù)據(jù) 精甲醇： 6萬(wàn)噸 /年 計(jì)算基準(zhǔn)： 300天（ 7200小時(shí)） 粗甲醇組成：甲醇含量 90%；輕餾分（以二甲醚計(jì) ） 2%；水含量（包括高沸點(diǎn)乙醇、烷烴等雜質(zhì)，計(jì)算時(shí)以水計(jì)） 8%；粗甲醇密度 。從預(yù)塔頂以粗甲醇量的 20％加入冷凝水，混合后進(jìn)入油水分離器，靜置萃取分層。由于烴類雜質(zhì)幾乎不 溶于水，所以這些雜質(zhì)的逐漸積累必然會(huì)影響精甲醇的水溶性。這些雜質(zhì)在預(yù)塔回流液中的 含量如表 22。采出量根據(jù)成品精甲醇或主塔回流液分析低沸點(diǎn)雜質(zhì)含量而定，一般采出量為預(yù)塔入料量的 2～ 3％左右。根據(jù)預(yù)后甲醇分析，預(yù)后甲醇中主要低沸點(diǎn)雜質(zhì)的量如表21。如果預(yù)塔沒(méi) 有把低沸點(diǎn)雜質(zhì)脫除盡而帶入主塔，盡管主塔不在塔頂或回流液中采出成品甲醇，當(dāng)?shù)头悬c(diǎn)雜質(zhì)的量積累到一定程度，就會(huì)從成品精甲醇中反映出來(lái)。 在精餾塔底部，當(dāng)混合液溫度達(dá)到 110℃時(shí)，混合液中的甲醇含量約在 ％左右，其中大部分是水和少量高沸點(diǎn)雜質(zhì)，被排出塔外，送往廢水處理裝置。因此，回流液的純度是相當(dāng)高的，但有時(shí)可能混有極少量的低沸點(diǎn)雜質(zhì)，所以在據(jù)塔頂 3～ 7塊塔板上進(jìn)行甲醇采出。預(yù)后甲醇進(jìn)入主塔的高度可根據(jù)主塔入料溫度、組分的沸點(diǎn)、主塔采出 精甲醇的質(zhì)量和塔底殘液中含醇量進(jìn)行調(diào)節(jié)、選擇，通常主塔入料位置在從塔底向上的第 9至 17層塔板之間。 由預(yù)塔底出來(lái)經(jīng)脫除輕餾分的預(yù)后甲醇，溫度在 78～ 80℃，用主塔入料泵（ P3）抽出，經(jīng)主塔入料預(yù)熱器（ W4）把溫度提高到 86℃以上進(jìn)入主塔。從塔頂流下的接近沸 點(diǎn)的回流液與由塔底蒸發(fā)向上的甲醇及其它組分蒸汽在塔內(nèi)逆流相遇，進(jìn)行質(zhì)的交換和熱的交換，使大部分甲醇與高沸點(diǎn)餾分冷凝、回流，同時(shí)將熱傳遞給8 低沸點(diǎn)餾分繼續(xù)氣化。甲醇及其它組分的蒸汽由塔頂蒸出后，在冷凝器（ ）用冷卻水使部分蒸汽冷凝，這冷凝器是分凝器，用冷卻水流量控制出氣溫度在 45～ 55℃之間，以使低沸點(diǎn)組分排出系統(tǒng)。同時(shí)，在預(yù)塔頂回流液中以大約為 20％的粗甲醇 入料量加入冷凝水，控制預(yù)塔底的甲醇密度在～ （約含甲醇為 70％的甲醇水溶液），增大各餾分之間的相對(duì)揮發(fā)度，有利于各組份之間的分離。粗甲醇雙塔精餾的流程圖如附圖所示。由于粗 甲醇雜質(zhì)中主要輕餾分是二甲醚，所以也把輕餾分塔稱作脫醚塔（或稱為預(yù)塔）。根據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求不同可以在主塔的幾個(gè)部位采出精甲醇。從預(yù)塔采出的初餾物和主塔采出的高沸點(diǎn)物，混合后成為 “油水 ”（含甲醇 98％以上）進(jìn)油水槽，可以做農(nóng)藥原料，也可以返回系統(tǒng)重新精餾，生產(chǎn)出的產(chǎn)品可做二、三級(jí)產(chǎn)品。 7 第 2 章 方案和工藝流程評(píng)定 第 節(jié) 雙塔流程的特點(diǎn) 輕餾分在預(yù)塔中分離出來(lái)，精甲醇、高沸點(diǎn)物和殘液在主塔中分離出來(lái)。 雙塔流程采用一臺(tái)預(yù)塔，一臺(tái)常壓精餾塔（主塔），流程短，操作簡(jiǎn)單，投資相對(duì)較低，但缺點(diǎn)是蒸汽消耗高， 1噸甲醇耗蒸汽在 ～ 2噸之間。加壓精餾塔的冷凝器作為常壓精餾塔的再沸器，這樣精餾塔的蒸汽消耗可降低近一半，精餾 1噸甲醇消耗蒸汽約 ～ 。 我國(guó)目 前的甲醇生產(chǎn)中，精餾工藝主要有兩種：一種是三塔流程，多用于產(chǎn)量較大的精餾系統(tǒng)；一種是雙塔流程，多用于小規(guī)模的甲醇精餾。因?yàn)樗姆悬c(diǎn)比甲醇的沸點(diǎn)高，加入水后能夠改變?cè)瓉?lái)在混合物中的活度系數(shù)，使被分離的組份相對(duì)揮發(fā)度增大，更容易在精餾塔的不同部位分離出成品醇、高沸點(diǎn)物和殘液。對(duì)于不溶于水的烴類可以從回流液中采出，即為低沸點(diǎn)初餾物。為了去掉這部分雜質(zhì)，在操作時(shí)加 20％左右的冷凝水（占入料量）6 于預(yù)塔回流液收集槽中進(jìn)行萃取 。使用銅系催化劑，粗甲醇中的烷烴大量增加，這是聯(lián)醇生產(chǎn)中對(duì)精甲醇質(zhì)量的主要影響，實(shí)踐證明，烷烴類雜質(zhì)大量集中在預(yù)塔回流液中，可采用加水萃取的方法采出。從原理上講，也可以認(rèn)為是聯(lián)醇生產(chǎn)。 所以本設(shè)計(jì)精甲醇的生產(chǎn)能力確定為 60000噸／年。雙甲工藝主要是用來(lái)取代銅洗工藝，使原料氣中的 CO和 CO2大部分轉(zhuǎn)化為甲醇，變廢為寶，而且原料氣精制程度高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、工作環(huán)境清潔。近年來(lái)國(guó)內(nèi)化肥行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的步伐很快，新技術(shù)得到廣泛引用，甲醇、烷烴化工藝（簡(jiǎn)稱雙甲工藝）就是國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的新工藝之一。另外，對(duì)于加工過(guò)程中流出物的回收利用、環(huán)境保護(hù)及安全技術(shù)措施也是十分重要的。其次，精餾及加工中甲醇損耗與能耗也是考核生產(chǎn)工藝的