【正文】 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++）/=%第四章 常壓塔冷卻器的設(shè)計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℃。塔頂易揮發(fā)組分回收率塔底難揮發(fā)組分回收率 甲醇精餾工段物料衡算以精甲醇年產(chǎn)40萬噸計， %，則每年所需粗甲醇總量為：400000/=443017t/y年工作日以330天計，則精甲醇每日、每小時產(chǎn)量為：400000/330=每日、每小時所需粗甲醇量為：443017/330=1）粗甲醇組成（1）甲醇含量：%（2）水含量：%（3）輕餾分含量：二甲醚 % 丙酮 %（4）初餾分含量：乙醇 % %（5）不凝氣體：氮氣 % 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。H2O合計100設(shè)計要求：（1）粗甲醇中甲醇回收率不小于99%；（2）精餾工段產(chǎn)品為精甲醇，% 甲醇精餾工段物料衡算計算原理[18]全塔物料衡算（通過全塔物料衡算，可以求出精餾產(chǎn)品的流量、組成之間的關(guān)系）。為保持四塔精餾系統(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≥2；兩塔負(fù)荷比Q1/Q2：－；并在保持穩(wěn)定生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上，R1，R2選取得盡量小?！?。 回流比的選擇回流比對精餾塔操作影響很大，直接關(guān)系著培內(nèi)各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。[16] 加壓塔的節(jié)能效應(yīng)三塔與四塔甲醇精餾系統(tǒng)充分利用自身熱量的回收利用，一是常壓精餾塔再沸器采用加壓精餾塔塔頂甲醇蒸汽來加熱常壓精餾塔釜液，二是精甲醇預(yù)熱器采用加壓精餾塔采出的精醇預(yù)熱粗醇，因此蒸汽消耗低，隨之冷卻水用量大大減少。脫除這些雜質(zhì)的方法主要是利用其不溶于水的特性 。這類物質(zhì)的沸點較高，且易與甲醇形成低于甲醇沸點的共沸物，主要集中在預(yù)塔塔頂而大量進(jìn)入二級冷凝器回流液。這些醇溶性雜質(zhì)對精甲醇水溶性特別敏感，只要甲醇中殘存幾十g/m3 ，其水溶液就會混濁，達(dá)不到精甲醇水溶性的要求。加堿處理使得一些難分離的雜質(zhì)，在預(yù)精餾塔分解[15]。例如羧酸與NaOH反應(yīng)生成羧酸鈉：RCOOH + NaOH →RCOONa+H2 O還調(diào)節(jié)了粗甲醇的pH值。 加堿對甲醇精餾的改善利用NaOH處理在精餾過程中難以分離的雜質(zhì)，例如粗甲醇中的酸類、酯類等，使其生成較容易被脫出的鹽。國內(nèi)亦有不少廠家的預(yù)塔較高,如大慶、吉林、蘭州、太原等化肥廠,以及80年代末、90年代初投建的小聯(lián)醇廠。二氧化碳、醚類、胺類等低沸物可隨不凝氣一起放空。粗甲醇經(jīng)換熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔,脫除輕組分后,塔底甲醇及高沸點組分通過泵提壓后送入加壓塔,加壓塔頂部出來的氣體進(jìn)入常壓塔再沸器換熱后,再以回流的方式全部返回加壓塔,從加壓塔塔頂?shù)?塊填料位置采出產(chǎn)品,加壓塔塔釜液送入常壓塔,常壓塔塔頂餾出精甲醇產(chǎn)品,塔釜液送入汽提塔處理,常壓塔提餾段側(cè)線采出雜醇油送往回收塔處理,回收塔塔釜液與來自常壓塔塔釜液一并送往汽提塔處理。第二章 甲醇精餾工段物料衡算 甲醇精餾原理甲醇精餾的目的，是實現(xiàn)甲醇與水及有機物等雜質(zhì)的分離，生產(chǎn)出合格的精甲醇產(chǎn)品。選擇適宜的回流比，降低能量消耗。當(dāng)合成催化劑后期生產(chǎn)的粗甲醇進(jìn)行蒸餾時，有時為確保精甲醇的質(zhì)量，以保證精餾塔進(jìn)料位置降低，同時適當(dāng)加大回流比。這時，在回流比仍屬適宜的情況下，只需對精甲醇的采出量稍作調(diào)節(jié)，就可達(dá)到塔溫穩(wěn)定，物料和氣液又趨平衡。但是預(yù)精餾后的含水甲醇中，甲醇濃度總會有些小幅度波動。隨著進(jìn)料量的調(diào)節(jié)，各層塔板上的氣液組成重新分配，可以控制一定的靈敏板溫度與之相適應(yīng)。當(dāng)改變回流比時，由于操作的變動，必然會引起塔內(nèi)每層板上濃度(組成)和溫度的改變，影響甲醇的質(zhì)量和甲醇的收率，必須通過調(diào)節(jié)，控制塔內(nèi)適宜的溫度，達(dá)到新的平衡，在粗甲醇含量和產(chǎn)量確定的條件下，甲醇精餾系統(tǒng)正確的設(shè)計十分關(guān)鍵。調(diào)節(jié)后盡可能保持塔釜的加熱量穩(wěn)定，使回流比穩(wěn)定。反之，則增大回流比，在照顧精甲醇質(zhì)量的同時，為保持塔釜溫度，靈敏板溫度可控制略高。其調(diào)節(jié)的依據(jù)是根據(jù)塔的負(fù)荷和精甲醇的質(zhì)量。一般情況下，～2倍。（2）回流比回流比對精餾塔操作影響很大，直接關(guān)系著塔內(nèi)各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。 甲醇精餾工藝的四塔流程 影響精餾操作的因素與調(diào)節(jié)（1）進(jìn)料狀態(tài)[7]精餾塔的進(jìn)料(含水甲醇):當(dāng)進(jìn)料狀況發(fā)生變化(回流比、塔頂精餾產(chǎn)物的組成固定)時，這直接影響到提餾段回流量的改變，進(jìn)料板的位置也隨著改變，將引起理論板數(shù)和精餾段、提餾段塔板數(shù)分配的改變。粗甲醇經(jīng)換熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔，脫除輕組分后(主要為不凝氣、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸點組分加壓后進(jìn)入加壓精餾塔；加壓精餾塔頂?shù)臍庀噙M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器，利用加壓精餾塔和常壓精餾塔塔頂、塔底的溫差，為常壓塔塔底提供熱源，同時對加壓塔塔頂氣相冷凝。三塔流程（）的主要特點是，加壓塔塔頂冷凝潛熱用作常壓塔塔釜再沸器的熱源，這樣既節(jié)省加熱蒸汽，還節(jié)省冷卻水，達(dá)到節(jié)能的目的。加壓塔操作壓力為57bar(G)，塔頂甲醇蒸氣全凝后，部分作為回流經(jīng)回流泵返回塔頂，其余作為精甲醇產(chǎn)品送產(chǎn)品儲槽，塔底含水甲醇則進(jìn)常壓塔。主精餾塔操作壓力稍高于預(yù)精餾塔，但也可以認(rèn)為是常壓操作，塔頂?shù)玫骄状籍a(chǎn)品，塔底含微量甲醇及其它重組分的水送往水處理系統(tǒng)（）。為了提高預(yù)精餾塔后甲醇的穩(wěn)定性，并盡可能回收甲醇，塔頂采用兩級冷凝。粗甲醇塔中部加料口送入，輕組分由塔頂排出，高沸點的重組分在進(jìn)料板以下若塔板處引出，水從塔底排出，產(chǎn)品甲醇在塔頂以下若干塊塔板引出。 典型的工藝流程甲醇精餾產(chǎn)生工藝有多種，分為單塔精餾，雙塔精餾，三塔精餾與四塔精餾[4]。其底部的出料被加到主塔的中間入料板上，主塔頂部出粗甲醇，底部出廢液，下部側(cè)線出雜醇[3]。 甲醇精餾流程發(fā)展 工藝流程概述常規(guī)甲醇精制流程可以分為兩大部分，第一部分是預(yù)精餾部分，另一部分是主精餾部分。這對石油化工原料的多樣化，面對石油資源日漸枯竭對能源結(jié)構(gòu)的改變，具有重要意義。甲醇加一氧化碳加氫可以合成乙醇。例如甲醇可以裂解制氫，用于燃料電池，日益引人注目。易燃燒，其蒸汽能和空氣形成爆炸性混合物，～%(體積) [2]。甲醇能和水以任意比互溶，但不形成共沸物，能和多數(shù)常用的有機溶劑(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸混合物。本論文的研究目標(biāo)是：甲醇精餾工段進(jìn)行初步設(shè)計（1）通過熱力學(xué)原理對甲醇精餾工段的工藝流程進(jìn)行選擇，進(jìn)行物料衡算和能量衡算；（3）根據(jù)換熱器的熱力計算、流動計算、結(jié)構(gòu)計算和強度設(shè)計，對換熱器