【正文】 2OCH3OHH2O00C4H9OH00 合計上升的氣體量：，則全塔塔徑為：，圓整為D= 預(yù)精餾塔塔釜溫度計算，即70℃，由安托因公式計算得：甲醇的飽和蒸汽壓： 解得： ， 二甲醚的飽和蒸汽壓： 解得： ，異丁醇的飽和蒸汽壓： 解得： ，水的飽和蒸汽壓： ， 則 所假設(shè)的泡點溫度偏高。 加堿量的計算粗甲醇進行精餾時，需要在進塔之前加入一定的堿液，目的是中和粗甲醇中微量的酸，破壞有機酸的結(jié)構(gòu)，起到保護設(shè)備的目的。 進料組成由物料衡算得：在貯罐中粗甲醇中的組分分為液體和氣體，各組成含量： 粗甲醇組成氣體CH3OH(CH3)2OC4H9OHH2Omol組成%含量kmol/h306 溶解在粗甲醇中的氣體組分含量氣體H 2COCO2N2ArCH4組成%含量kmol/h溶解在粗甲醇中的氣體組分，在加熱條件下會分離出來，塔頂用水進行萃取以回收氣體帶出的部分甲醇，各組分除二氧化碳微溶于水外，其余組分均不溶或難溶于水。 合成氣壓縮機選型，采用沈陽鼓風機集團生產(chǎn)的2MCL807型壓縮機， 壓縮機參數(shù)型號代號結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)速/rpm標準流量/m3/min吸氣壓力/MPa出口壓力/MPa軸功率/kw材料2MCL807水平剖分949521230760016MnR 出塔氣離心泵 ，采用沈陽鼓風機集團生產(chǎn)的AV10017型壓縮機， 壓縮機參數(shù)型號結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)速/rpm標準流量/m3/min吸氣壓力/MPa出口壓力/MPa軸功率/kw材料AV10017軸流710018130718016MnR，7 甲醇精餾工段的設(shè)計 預(yù)精餾塔的設(shè)計由粗甲醇貯槽出來的粗產(chǎn)品經(jīng)換熱器加熱到泡點后進入預(yù)精餾塔，預(yù)精餾塔采用絲網(wǎng)波紋板填料。除沫器的直徑為：選取不銹鋼標準型除沫器，規(guī)格40100，不銹鋼絲網(wǎng)尺寸。令。 水冷器的選型水冷器采用固定管板式換熱器，殼體與換熱管材質(zhì)為16MnR，107KJ，107W，取傳熱系數(shù) 出塔氣： 85℃ → 40℃ 冷卻水 ：50℃ ← 25℃ 平均溫差：由 得：傳熱面積由《典型化工單元操作設(shè)備設(shè)計》[19]附表查得所需型號G1100Ⅵ項目規(guī)格項目規(guī)格殼程/mm1100管子尺寸/mmφ25公稱壓強/Mpa管長/m9公稱面積/m2870管子總數(shù)830管程數(shù)6管子排列方法三角形 汽包的選型由合成塔出來的水蒸氣為224℃，與來自加熱器器的100℃沸水經(jīng)汽包進行換熱后降為200℃。 （6）在操作壓力下，管子每平方米脹接周邊上所收到的力 其中 則 由溫差應(yīng)力導(dǎo)致管子沒平方米脹接周邊上所受到的力 其中管子的溫差應(yīng)力為 殼體截面積換熱管的總截面積則 所以 有已知條件可知，和的作用方向相同，都是是換熱管子受壓，則換熱管的拉脫力： 符合要求。（5）上下封頭采用橢圓形封頭，形狀系數(shù)K=，材質(zhì)為18MnMoNbR，直邊高度為25mm，封頭內(nèi)徑為2600mm，則hi=650mm，則封頭的設(shè)計壁厚： 取封頭的附加厚度為C=，圓整為40mm。（4）殼體進行水壓試驗：由上面的計算，取試驗壓力 壓力試驗的的應(yīng)力校核應(yīng)滿足下面條件： 查表得：225℃下18MnMoNbR的屈服點為則換熱器殼體在試驗壓力下的計算應(yīng)力： 而 由上面計算可知 ，所設(shè)計的換熱器殼體厚度符合要求。 合成氣進塔換熱器的選型（1）由熱量衡算得：108KJ/h，107W，取總傳熱系數(shù)，加熱器與合成氣采用逆向換熱， 出塔氣： 255℃ → 85℃ 合成氣 ：225℃ ← 60℃ 平均溫差：由 得：傳熱面積（2）查《化工機械設(shè)備基礎(chǔ)》，選用材質(zhì)為18MnMoNbR、的無縫不銹鋼管鋼管，長度為9000mm，正三角形排布，共需換熱管根數(shù)： 由換熱管外徑查得相鄰兩換熱管中心距為a=48mm，對角線管數(shù)：，則合成塔殼體直徑為：，圓整為2600mm。查得管徑為38mm的換熱管折流板間距最大為2500mm，取折流板間距為2000mm，則所需折流板數(shù)為6塊，拉桿數(shù)為18，厚度150mm，管板通過雙面對接焊在筒體和封頭之間。殼體最高允許工作壓力： 合成塔封頭設(shè)計 上下封頭采用橢圓形封頭，材質(zhì)為18MnMoNbR，直邊高度為25mm，取形狀系數(shù)K=，即Di/2hi=，封頭內(nèi)徑為4250mm，則hi=1118mm，則封頭的設(shè)計壁厚： 取封頭的附加厚度為C=，圓整為60mm。 殼體設(shè)計液壓強度校核壓力試驗一般采用液壓試驗，進行液壓實驗的目的是，設(shè)備在試驗條件下能確保不會損壞，則在實際生產(chǎn)操作中也就能保障生產(chǎn)的安全性，所以水壓試驗是一項重要的生產(chǎn)檢驗工作。 合成塔直徑由換熱管外徑查得相鄰兩換熱管中心距為a=48mm，對角線管數(shù)：，則合成塔殼體直徑為：，圓整為4250mm。（1）甲醇分離器進口的熱量由工藝流程得：甲醇分離器進口的熱量與水冷器出口的熱量相等，即 （2） 甲醇分離器出口氣相的熱量分離器出口的氣相即為水冷器出口的氣相，則分離器氣相的熱量為：（3） 甲醇分離器出口液相的熱量分離器出口的液相即為水冷器出口的液相，則分離器液相的熱量為： 6 合成工段的設(shè)備選型和設(shè)計 催化劑的使用量由合成段物料衡算得：，合成塔的空速為13000m3/(m3催化劑k）含量kmol/h出塔熱量kJ/（h 水冷器的熱量衡算 入水冷器的熱量由工藝流程得：出換熱器的出合成塔氣體等于入水冷器的熱量即： 出水冷器的熱量出換熱器的出合成塔氣體經(jīng)水冷器進一步冷卻后，溫度由85℃降至40℃。k）104106105105104104105則每小時的熱量： 合成氣帶進換熱器的總熱量： 合成氣出換熱器的熱量由工藝流程可知，合成氣出換熱器的熱量與入合成塔的熱量相等，則合成氣出換熱器的熱量為： 換熱器的熱量衡算 入換熱器的出合成塔氣熱量由工藝流程可知，在忽略管路熱損失的條件下，入換熱器的出合成塔氣熱量與合成塔出塔氣的熱量相等，即入換熱器的出合成塔氣熱量為： 出換熱器的出合成塔氣熱量由換熱器的熱量衡算得：出合成塔氣進入換熱器后能量降低，降低的這部分能量用于入換熱器的合成氣的加熱，即合成氣熱量的增值等于出合成塔氣熱量的減少值。K)，則由 得：水蒸氣的用量： 合成塔的熱量平衡表氣體氣體顯熱反應(yīng)熱熱損失蒸汽吸收合計入塔氣kj/h108108108出塔氣kj/h108107108108 合成氣換熱器的熱量衡算 合成氣入換熱器的熱量入換熱器的合成氣溫度為60℃，查《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊》得各組分的比熱容，由，計算得各組分帶進換熱器的熱量如下表所示： 合成氣帶進的熱量氣體CH3OHH 2COCO2N2ArCH4熱容kJ/（kmolk）含量kmol/h出塔熱量kJ/（h 組分氣體定壓熱容氣體CH3OHH 2COCO2N2ArCH4熱容kJ/（kmolk） 含量kmol/h入塔熱量kJ/（h: 貯罐氣組成氣體H 2COCO2N2ArCH4組成%含量kmol/h5 熱量衡算 合成塔熱量衡算相關(guān)計算式全塔熱平衡方程式為：∑Q1 +∑Qr = ∑ Q2 + ∑Q3 +Q4 （）式中： Q1——入塔氣各氣體組分熱量，kJ/h Qr ——合成反應(yīng)和副反應(yīng)的反應(yīng)熱，kJ/h Q2 —— 出塔氣各氣體組分熱量，kJ/h Q3 ——合成塔熱損失，kJ/h Q4——蒸汽吸收的熱量，kJ/h∑Q1=∑（G1Cp1T1） （）式中： G1——入塔氣各組分流量，kmol/h；Cp1 ——入塔各組分的比熱容，kJ/（）；T1——入塔氣體溫度，k；∑Q2=∑（G2Cp2T2） （）式中： G2——出塔氣各組分流量kmol/h；Cp2 ——出塔各組分的熱容，kJ/（）；T2—— 出塔氣體溫度，k；∑Qr= Qr1 +Qr2 +Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6 （）式中： QrQr2 、Qr Qr Qr5 、Qr——分別為甲醇、甲烷、二甲醚、異丁醇、水的生成熱，kJ/h；式中： Gr——各組分生成量，kmol/h；△H——生成反應(yīng)的熱量變化，kJ/mol 合成塔入塔熱量計算查《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊》[17]、 組分氣體定壓熱容氣體CH3OHH 2COCO2N2ArCH4熱容kJ/（kmol故CH4每小時產(chǎn)量為： 查《甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進展》，40℃時各組分在甲醇中的溶解度如下 每噸粗甲醇中合成氣溶解情況組分H2COCO2N2ArCH4溶解量（Nm3/t粗甲醇） 粗甲醇中溶解的氣體量： 根據(jù)測定，40℃時液態(tài)甲醇中釋放CO、COH2等混合氣中每立方米含37. 14 g甲醇，假定溶解氣全部釋放，則甲醇擴散損失為： 合成反應(yīng)中各氣體消耗和生產(chǎn)量查《甲醇工藝學》，馳放氣組成如下： 馳放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4Mol% 合成反應(yīng)中消耗原料情況消耗項消耗原料氣組分/kmol/hCOCO2H2反應(yīng)（1）反應(yīng)（3）反應(yīng)（4）反應(yīng)（5）反應(yīng)（6）()注：括號內(nèi)的為生成量；反應(yīng)（1）項不包括擴散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量 合成反應(yīng)中生成物情況生成項生成物組分/kmol/hCH4CH3OH(CH3)2OC4H9OHH2O反應(yīng)（1）反應(yīng)（3）反應(yīng)（4）反應(yīng)（5）反應(yīng)（6） 其他原料氣消耗消耗項消耗原料氣組分/kmol/hCOCO2H2N2ArCH4粗甲醇中溶解擴散的甲醇馳放氣馳放氣中甲醇注：G為馳放氣的量 新鮮氣和馳放氣量的確定由工藝流程可知，各組分的消耗總量與新鮮氣的進料量相等。 合成塔物料衡算已知年產(chǎn)精甲醇58萬噸，每年以330個工作日計算,采用連續(xù)操作。三塔精餾工藝是企業(yè)進行增產(chǎn)降耗技術(shù)改造的適合的技術(shù)方案。工藝流程為：有粗甲醇貯罐出來的粗產(chǎn)品，經(jīng)預(yù)熱器進行加熱，至泡點溫度后進入預(yù)精餾塔。由分離器分離粗甲醇后的氣體進行適當放空，大部分氣體進入壓縮機加壓返回合成塔，粗甲醇進入精餾工段進行精制。（255℃），（10