【正文】 D= m塔截面積為AT=== m2實際空塔氣速為u== m/s 精餾塔有效高度計算精餾段有效高度為Z精=（N精1）HT=（10－1）=提餾段有效高度為Z提=（N提1）HT=（13－1）=在進料板上方開一人孔，其高度為1m故精餾塔的有效高度為Z=Z精+ Z提+1=++1= m 塔高的計算1） 塔頂空間塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距。于對角線上，自點e（，）作垂線ef即進料線，改該線與平衡線的交點坐標為yq= xq=故最小回流比為Rmin===取操作回流比為R=2Rmin==（1）求精餾塔的汽液相負荷L=RD== kmol/hV=(R+1)D=(+1) = kmol/hL`=L+F=+= kmol/hV`=V= kmol/h（2）求操作線方程精餾段操作線方程為y=xD=x+=+提餾段操作線方程y`=xW== 簡捷法求理論板層數(shù)組分飽和蒸汽壓，kPa塔頂（70℃）進料（90℃）塔底（110℃）甲醇水已知xD= xF= xW= 及R= Rmin=（1）求平均揮發(fā)度塔頂 ===塔底 ===進料 ===全塔平均相對揮發(fā)度===精餾段平均相對揮發(fā)度===（2） 求全塔理論板層數(shù)，由芬斯克方程知Nmin=—1===由吉利蘭圖查得= 即 =得 N=12 （不包括再沸器）因= 在適用條件內(nèi)，故計算結(jié)果與查圖所得結(jié)果一致。XF==XD==XW==、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量MF=+(1－)18= kg/molMD=+(1－)18= kg/molMW=+(1－)18= kg/mol原料處理量 回流比及塔板數(shù)的確定 求最小回流比及操作回流比。乙醇的摩爾質(zhì)量 MC2H5OH=46 kg/mol。 入料： 表25組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O組分量（Kg/h）進料各物料的質(zhì)量分數(shù)：表26組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）塔頂出料的質(zhì)量分數(shù)： 甲醇； 100%塔釜出料的質(zhì)量分數(shù)：表27組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）以甲醇為關(guān)鍵組分進行物料衡算F = D + W F XF = W XW + D XD 帶入數(shù)據(jù)可得， = D + W ①% =W%+D100% ②則計算可得D = （Kg/h） Kg/h塔釜出料 W = – = (Kg/h)塔釜出料：表28組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O組分量（Kg/h） 常壓塔物料衡算 加壓塔塔釜出料即為常壓塔進料常壓塔塔頂出料的質(zhì)量分數(shù)： 甲醇； 100%常壓塔塔釜出料的質(zhì)量分數(shù)： 水； 100%常壓塔側(cè)線出料的質(zhì)量分數(shù): 表29組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）因為 V’YS+1 =L’XS+D1XD1+D2XD2 V’=L’+D1+D2 以甲醇為關(guān)鍵組分進行物料衡算 =L’0%+D1100%+D2% ③ = L’+D1+D2 ④以水為關(guān)鍵組分進行物料衡算 =L’100%+D10%+D2% ⑤聯(lián)立 ③④⑤計算可得 D2= (Kg/h) D1= (Kg/h) L’= (Kg/h)常壓塔塔頂出料 ： 甲醇； Kg/h常壓塔塔釜出料 ： 水； Kg/h常壓塔側(cè)線出料 : 表210組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O組分量（Kg/h） 回收塔物料衡算 常壓塔側(cè)線出料即為回收塔進料回收塔塔頂出料的質(zhì)量分數(shù)： 甲醇； 100%回收塔塔釜出料的質(zhì)量分數(shù)：表211組分C2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）回收塔側(cè)線出料的質(zhì)量分數(shù): 表212組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O質(zhì)量分數(shù)（%）因為 V’YS+1 =L’XS+D1XD1+D2XD2 V’=L’+D1+D2 以甲醇為關(guān)鍵組分進行物料衡算 =L’0%+D1100%+D2% ⑥ = L’+D1+D2 ⑦ 以水為關(guān)鍵組分進行物料衡算 =L’%+D10%+D2% ⑧ 聯(lián)立 ⑥ ⑦ ⑧ 計算可得 D2= (Kg/h) D1= (Kg/h) L’= (Kg/h)回收塔塔頂出料 ： 甲醇 Kg/h回收塔塔釜出料 ：表213組分C2H5OHC4H9OHH2O組分量（Kg/h）回收塔側(cè)線出料 : 表214組分CH3OHC2H5OHC4H9OHH2O組分量（Kg/h） ASPEN甲醇精餾工藝流程模擬常壓塔物料及熱量模擬回流比及塔板數(shù)的模擬溫度、壓力、熱量模擬靈敏度分析第三章 常壓塔工藝設(shè)計計算 物料處理量 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率甲醇的摩爾質(zhì)量 MCH3OH=32 kg/mol。 物料衡算按年30萬噸精甲醇計算，%。第二章 物料衡算原料為粗甲醇，成份及含量如下表： 成分含量（wt%）N2和ArCO2CH3OHCH3OCH3C2H5OHC4H9OH3) 考察甲醇精餾系統(tǒng)的模擬計算結(jié)果并進行更深入的討論，開發(fā)新的甲醇精餾系統(tǒng)流程。本論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：1) 建立單元操作模型，根據(jù)甲醇物系的特點，選擇合適的熱力學(xué)方程并根據(jù)實際情況進行修改，利用流程模擬軟件Aspen，實現(xiàn)對甲醇精餾系統(tǒng)的全流程模擬，建立物料平衡和能量平衡，確定各主要設(shè)備的操作參數(shù)。國內(nèi)甲醇項目也在不斷上馬，10萬噸甲醇在規(guī)模上已遠遠落后于新項目的規(guī)模，以往的設(shè)計資料有的設(shè)計院還在沿用以往已用的設(shè)計資料或是對于需要新建設(shè)、規(guī)模大的項目設(shè)計上無從下手，造成了大規(guī)模甲醇設(shè)計基礎(chǔ)研究和設(shè)計資料不完善的狀況。 本課題來源及思路近幾年，全球甲醇需求量不斷上升，2000年全球甲醇生產(chǎn)能力為3803萬噸，需求量為3020萬噸，預(yù)計到2005年產(chǎn)能將達4294萬噸，需求量為3481萬噸；到2010年，世界甲醇產(chǎn)能將達5099萬噸，需求量為4226萬噸。當合成催化劑后期生產(chǎn)的粗甲醇進行蒸餾時，有時為確保精甲醇的質(zhì)量，以保證精餾塔進料位置降低，同時適當加大回流比。不論是其中甲醇濃度增加或降低，都會造成塔內(nèi)物料不平衡，形成輕組分下降或重組分上升，引起塔釜溫度降低或塔項溫度升高，加大了甲醇損失或降低了精甲醇的質(zhì)量。粗甲醇的組成一般是比較穩(wěn)定的，只是在合成催化劑使用的前后期隨著反應(yīng)溫度的升高而變化較大。3) 進料量和組成甲醇精餾塔進科量和組成改變時，都會破壞塔內(nèi)物料平衡和氣液平衡，引起塔溫的波動，如不及時調(diào)節(jié)，將會導(dǎo)致精甲醇的質(zhì)量不合格或者增加甲醇的損失。在調(diào)節(jié)回流的同時，要注意板式塔的操作特點，防止液泛和嚴重漏液，都將會造成塔內(nèi)操作溫度的混亂。當塔的負荷較低時，可以取較低的回流比比較經(jīng)濟，為保證精甲醇的質(zhì)量，精餾段靈敏板的溫度可以控制的略低；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?！?)。最終反映在塔的分離效率上，是重要的操作參數(shù)之一。對于固定迸料狀況的精餾塔來說，進料狀況的改變，將會影響到產(chǎn)品質(zhì)量及損失情況的改變。1) 進料狀態(tài)精餾塔的進料(含水甲醇)：當進料狀況發(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。實際上一個因素的變化，常常牽涉到其他一些因素同時發(fā)生變動，要詳細討論這些問題是比較復(fù)雜的，現(xiàn)只能就在正常工藝條件下單獨討論某一因素變化的情況。按噸精甲醇消耗計， ～ t ， ～ t ；循環(huán)水三塔精餾為60 ~80 m3，兩塔精餾為 150 ~180 m3。(2) 粗醇預(yù)熱器(塔預(yù)熱器) 的加熱源不再直接利用蒸汽加熱，而是用脫醚塔再沸器(預(yù)塔再沸器)和加壓塔再沸器蒸冷凝液將粗甲醇加熱到飽和溫度。 三塔精餾系統(tǒng)的優(yōu)點 1） 產(chǎn)品質(zhì)量高 雙塔精餾生產(chǎn)的精甲醇產(chǎn)品中乙醇和有機物雜質(zhì)含量只能控制在一定范圍，根據(jù)粗甲醇質(zhì)量的不同，精甲醇中乙醇的含量約為100~600mg／kg；三塔精餾生產(chǎn)的精甲醇質(zhì)量一般能夠達到美國AA級標準，10 5左右。 MPa和 121℃的甲醇蒸汽，不象二塔流程中主精餾塔出來的蒸汽直接冷凝，而是作為常壓塔的精餾熱源來充分利用。無論是二塔還是三塔流程，其預(yù)塔的作用都是除去溶解在粗甲醇中的氣體及低沸點雜質(zhì)等，其它塔的作用是脫除甲醇中的水和重組分。所謂二塔流程是指只有預(yù)塔和主精餾塔的裝置，三塔是指有預(yù)塔、加壓塔和常壓塔 。在甲醇精餾流程的選擇上，往往以規(guī)模的大小來確定裝置。冷凝后的精甲醇進入回流罐，一部分為加壓塔回流，一部分作為精甲醇產(chǎn)品出裝置；加壓塔塔底的甲醇、高沸組分、水等進入常壓塔，常壓塔塔頂餾出精甲醇產(chǎn)品，在進料板下方設(shè)置側(cè)線抽出，抽出物主要為甲醇、水和高沸點組分，進入甲醇回收塔再回收甲醇，塔底廢水進入生化系統(tǒng)處理；回收塔設(shè)有側(cè)線抽出，主要抽出物為高沸點醇類，以保證回收塔塔頂精甲醇質(zhì)量和塔底廢水中總醇含量要求，塔底廢水送生化處理。(6) 甲醇精餾四塔工藝流程 ’ 甲醇精餾四塔工藝流程見圖 15甲醇精餾工藝的四塔流程四塔流程包含精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔和甲醇回收塔。工藝流程： 三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在于三塔精餾采用了兩個主精餾塔(其中1個是加壓塔和1個常壓塔)，較雙塔流程多1個加壓塔。預(yù)塔塔底的甲醇由預(yù)后泵經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進入加壓塔，加壓塔塔頂出來的醇氣體進入常壓塔再沸器冷凝，同時為常壓塔提供熱量。(5) 甲醇精餾的三塔工藝流程甲醇三塔精餾系統(tǒng)流程如圖14所示。從國內(nèi)雙塔常壓精餾現(xiàn)狀來看，能耗較高，以及精甲醇中乙醇含量較高，是