【正文】 = （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＝。該物系屬于易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。本設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。（1）物料帶入熱量 物料帶入熱量表物料進(jìn)料回流液再沸器加熱組分甲醇水＋堿甲醇流量kg/h溫度℃707040比熱kJ/kg℃熱量kg/hQ加熱那么：Q入＝Q進(jìn)料＋Q回流液＋Q加熱＝+++ Q加熱＝+ Q加熱（2）物料帶出熱量 物料帶出熱量表物料精甲醇回流液釜液熱損失成分甲醇甲醇甲醇水＋堿流量kg/h溫度℃6565105105比熱 kJ/kg℃潛熱kJ/kg熱量kJ/h5%Q入那么：Q出＝Q精甲醇＋Q回流液＋Q釜液＋Q熱損失＝＋+++5%Q入＝+5%Q入 根據(jù)能量守恒 有 Q入＝Q出即： Q入＝+5%Q入 則： Q入＝Q出＝所以 Q蒸汽＝ KJ/kg ，則需要蒸汽量： 冷卻水用量計(jì)算： 對于熱流體：Q入＝Q產(chǎn)品精甲醇+Q回流液＝+＝Q出＝Q精甲醇液＋Q回流液＝40+＝Q傳＝Q入（1－5%）－Q出＝95%－＝所以冷卻水的用量為： 精餾系統(tǒng)能量結(jié)果匯總（1）外加蒸汽總量為：G蒸汽＝G1蒸汽＋G2蒸汽＝＋ ＝（2）冷卻水總量為：G水＝G1水＋G2水＝＋ ＝（3）熱量平衡匯總見下表： 精餾系統(tǒng)能量衡算總表項(xiàng)目物流預(yù)塔主塔帶入熱量kJ/h進(jìn)料回流加熱合計(jì)帶出熱量kJ/h塔頂出料塔釜出料熱損失合計(jì)第4章 精餾塔和接管的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)和條件：（1）%（2）釜?dú)堃辜状己考s為1%（3）生產(chǎn)能力為年產(chǎn)5萬噸精甲醇產(chǎn)品（4）操作條件： 單層塔板壓降： 塔頂溫度： 65℃ 塔底溫度： 105℃ 回流液溫度： 40℃ 進(jìn)料溫度： 70℃ 設(shè)計(jì)方案的確定本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇和水的混合物。釜?dú)堃褐屑状紴椋核敿状紴椋焊褐校?甲醇 水 NaOH 高沸物 根據(jù)以上計(jì)算得到表: 甲醇精餾塔物料平衡匯總（單位：kg/h）成分物料常壓塔出料常壓塔釜出料主塔回流液采出甲醇NaOH水高沸物合計(jì) 熱量衡算 預(yù)塔的熱量衡算（1）帶入熱量 取回流液與進(jìn)料量之比為1:4。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)粗甲醇堿液軟水初餾物合計(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：本次設(shè)計(jì)比二甲醚輕的按二甲醚計(jì)算。第3章 工藝計(jì)算 物料衡算已知：年產(chǎn)5萬噸甲醇精餾，%，%,年工作日以340天計(jì)。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。塔頂溫度用回流量控制在65℃，～，塔頂壓力≤，主塔冷凝器中未被冷凝下來的輕組分進(jìn)入排氣冷凝器中進(jìn)一步冷凝，回收有用的甲醇組分，未被冷凝的氣體放空處理。塔頂氣體中未被冷凝下來的氣體即輕組分進(jìn)入排汽冷凝器進(jìn)一步冷凝回收有用的甲醇組分，而其他輕組分則由自調(diào)閥控制壓力≤。但直接蒸汽加熱，只適用于釜中殘液是水或與水不互溶而易于分離的物料，所以通常情況下，多采用間接蒸汽加熱。 甲醇精餾加熱方式的選擇塔釜可采用間接蒸汽加熱或直接蒸汽加熱。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。但為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫的影響，常采用泡點(diǎn)進(jìn)料。 甲醇精餾物料進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇進(jìn)料熱狀態(tài)有五種。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。但是降低壓力也導(dǎo)致了塔直徑的增加和塔頂冷凝溫度的降低，而且必須使用抽真空設(shè)備，增加了相應(yīng)的設(shè)備和操作費(fèi)用[11]。降低操作壓力，組分的相對揮發(fā)度增加，有利于分離。在相同條件下適當(dāng)提高操作壓力可以提高塔的處理能力，但是增加了塔壓，也提高了再沸器的溫度，并且相對揮發(fā)度液會(huì)下降。確定操作壓力時(shí)主要是根據(jù)處理物料的性質(zhì)，技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來考慮的。綜上所述，由于本次設(shè)計(jì)是針對甲醇精餾體系，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。T型閥則借助固定于塔板的支架限制閥片移動(dòng)范圍。國內(nèi)常用的浮閥塔有三種，F(xiàn)1型，V4型與T型。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。 （5）塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的50%～80%，但是比篩板塔高20%～30% 。 （3）塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。浮閥塔的特點(diǎn)有：（1）生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大20%～40%，與篩板塔接近。閥片升降位置隨氣流量大小作自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入液層的氣速基本穩(wěn)定。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。由于過去對于篩板塔的性能研究并不充分，認(rèn)為操作不易穩(wěn)定，所以沒有普遍采用，直到20世紀(jì)的50年代初，對篩板塔結(jié)構(gòu)和性能作了較充分的研究，認(rèn)識(shí)到了只要設(shè)計(jì)合理和操作正確，同樣可以獲得較滿意的塔板效率，以及可觀的操作彈性，所以近年來篩板塔的應(yīng)用又日漸廣泛[9]。（3）塔板效率高，比泡罩塔高15％左右，壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。篩板塔的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。近年來與浮閥塔一直成為化工生中主要的傳質(zhì)設(shè)備，浮閥塔多用不銹鋼板或合金 。常用板式塔類型有很多，如：篩板塔、泡罩塔、舌型塔、浮閥塔等，當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。（9）填料塔的壓降比板式塔的小，因而對真空操作更為適宜。（7）填料塔適用于易起泡物系和腐蝕性物系，因填料對泡沫有限制和破碎的作用，可以采用瓷質(zhì)填料。安全系數(shù)較小。（4）填料塔直徑可以很小。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。板式塔具有較大的操作范圍。則兩塔比較如下： （1）填料塔操作范圍較小，對于液體負(fù)荷的變化特別敏感。 甲醇精餾設(shè)備的選擇甲醇精餾工段的設(shè)備有：粗醇貯槽，精醇貯槽，雜醇油槽，各溶液輸送壓力泵、主塔、預(yù)塔、冷凝器、水冷器、預(yù)熱器、再沸器、殘液槽、地下槽、回流液槽及所屬閥門、管道、儀表等。在年產(chǎn)5萬噸生產(chǎn)規(guī)模以上時(shí)，宜采用三塔精餾技術(shù)，雖然一次性投資較高，但是操作費(fèi)用和能耗都相對較低，生產(chǎn)實(shí)踐證明雙塔精餾流程簡單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定，能滿足甲醇生產(chǎn)要求。雙塔精餾工藝投資省、建設(shè)周期短、裝置簡單易于操作和管理。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。（2）三塔精餾工藝三塔流程是目前甲醇生產(chǎn)裝置應(yīng)用最廣泛的精餾工藝，粗甲醇按次序分別進(jìn)入預(yù)精餾塔、加壓塔和常壓塔逆行精餾，大部分輕組份在預(yù)精餾塔去除，加壓塔和常壓塔均采出產(chǎn)品，約各占一半。（1）雙塔精餾工藝該流程為我國以前老的甲醇裝置中采用是較廣的一種精餾流程。 甲醇精餾的任務(wù)甲醇精餾是甲醇合成的下游工序，其基本任務(wù)是將甲醇合成工段送來的粗甲醇先在預(yù)塔內(nèi)精餾脫除甲醚等輕的組分，然后進(jìn)入主塔進(jìn)行精餾，在塔底脫除重組分，在塔頂脫除輕組分，然后在塔頂合適位置采出合格的產(chǎn)品。輕組分Y和重組分X的混和液Xf進(jìn)入第一分離器，若將第一級溶液部分氣化得到氣相產(chǎn)品冷凝液，然后再將冷凝液在第二級分離器中部分氣化，再經(jīng)第二級冷凝器冷凝得溶液中的組分Y2必大于Y1，這種部分氣化部分冷凝的次數(shù)(即級數(shù))越多，所得輕組分Y濃度越高，最后幾乎可得到純態(tài)的易揮發(fā)組分。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼