【正文】 和產(chǎn)品的冷凝潛熱 Q潛＝（＋）＝ 可提供給常壓塔再沸器的熱量為： Q供＝Q潛（1－5%）＝（1－5%）＝ 常壓塔的熱量衡算設(shè)計的操作條件為：塔頂溫度65℃，塔釜溫度105℃，進料溫度70℃，回流液溫度為40℃，冷卻水進口溫度30℃，出口溫度40℃，.(1)物料帶入熱量常壓塔的入塔能量見下表表39常壓塔入熱表物料進料回流液再沸器加熱組分甲醇水＋堿甲醇流量kg/h溫度℃7070040比熱kJ/kg℃熱量kg/hQ加熱 有 Q入＝Q進料＋Q回流液＋Q加熱 ＝＋＋＋Q加熱 ＝＋Q加熱 (2)物料帶出熱量常壓塔的出塔熱量見下表表310 常壓塔出熱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℃2,96潛熱kJ/kg熱量kJ/h5%Q入 則有 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)常壓塔精餾的能量守恒 有 Q入＝Q出 即 ＋Q加熱＝＋5%（＋Q加熱）解得 ： Q加熱＝又因為常壓塔可供熱：Q供＝中壓蒸汽加熱量為：Q蒸汽＝Q加熱－Q供＝－＝所以得到所需蒸汽量： G3蒸汽＝＝冷卻水用量計算 對熱流體：Q入＝44278240kJ/h Q出＝Q精甲醇（液）＋Q回流液（液）＝（＋）40＝ Q傳＝Q入（1－5%）－Q出＝4427824095%－＝所以冷卻水的用量為：G3水＝＝ 精餾系統(tǒng)能量結(jié)果匯總（1）外加蒸汽總量：G蒸汽＝G1蒸汽＋G2蒸汽＋G3蒸汽 ＝＋＋ ＝（2）冷卻水總量：G水＝G1水＋G3水 ＝＋ ＝（3）熱量平衡匯總見下表：表311 精餾系統(tǒng)能量衡算總表項目物流預(yù)塔加壓塔常壓塔帶入熱量kJ/h進料回流加熱合計帶出熱量kJ/h塔頂出料塔釜出料熱損失合計4 常壓精餾塔設(shè)計已知： （1）% （2）操作條件為： 塔頂壓力：106Pa 塔底壓力：106Pa 塔頂溫度：65℃ 塔底溫度：105℃ 回流液溫度：40℃ 進料溫度：70℃ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）常壓塔進料的液相中甲醇的含量：100%＝≈查表[1]%。8%＝C 軟水：軟水的加入量按精甲醇的20%計，那么需要補加軟水：20%－92%≈將以上計算結(jié)果列表32表32 預(yù)塔進料組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計粗甲醇堿液軟水合計(2)出料A 塔底 ： 甲醇 B 塔底 ： 水 粗甲醇含水： 堿液帶水： kg/h 軟水： kg/h 合計： kg/hC 塔底異丁醇及高沸物： kg/hD 塔頂二甲醚及低沸物： kg/h將以上計算結(jié)果列表33表33 預(yù)塔出料流量及組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計塔頂塔底合計. 主塔的物料平衡計算按照加壓塔和常壓塔的采出量之比4∶6計算，常壓塔釜液含有甲醇1%。3 工藝計算 物料衡算已知：%，粗甲醇的組成如表31 表31 粗甲醇組成表成分CH3OH(CH3)2OC4H9OHH2O合計組成/%100 預(yù)塔的物料衡算(1)進料A 粗甲醇：。常壓塔回流槽出來的的精甲醇經(jīng)過分配器（A01b）一部經(jīng)常壓塔回流泵（P03d）送回塔內(nèi)回流，另一部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器（E04b）送進精甲醇計量槽（V05b）。從加壓塔底部出來的粗甲醇因加壓塔自身的壓力直接通過預(yù)熱器（E01c）加熱后輸送到常壓塔（T03）。脫出輕組分的粗甲醇原料液從預(yù)精餾塔（T01）塔釜出來經(jīng)過加壓塔進料泵（P04）加壓，再經(jīng)過預(yù)熱器（E01b）升溫后，送入加壓精餾塔（T02）。預(yù)塔回流槽（V04a）內(nèi)的粗甲醇經(jīng)預(yù)塔回流泵（P03a）返回預(yù)精餾塔（T01）塔頂回流。稀堿液從堿液槽（V01）由堿液泵（P01）送到中和槽（V03）與從粗甲醇槽（V02）通過原料泵（P02a）進入中和槽的粗甲醇進行中和，調(diào)節(jié)酸堿度，之后通過預(yù)熱器（E01a）加熱到一定溫度后進入預(yù)精餾塔（T01）。冷凝器其作用正好相反，將蒸汽進行冷凝為液體，部分或者全部冷凝液參與回流，提供精餾塔內(nèi)下降的液流，保證氣液相傳質(zhì)。這些附屬設(shè)備中，再沸器和冷凝器為保證精餾工序的正常連續(xù)穩(wěn)定操作是必不可少的兩類換熱器設(shè)備。 其他部分設(shè)備的介紹精餾裝置所附屬的設(shè)備主要為各種形式的換熱器和一些泵。但是浮閥塔不宜與處理容易結(jié)焦和黏度大的系統(tǒng)，但是對于黏度稍微大些及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)時，浮閥塔也能夠正常操作。第五，塔的造價低。第四，氣體的壓強降及液面落差比較小。第三，塔板的效率高。第二，操作彈性大?？梢姼￠y塔的優(yōu)點明顯：第一，生產(chǎn)能力大。閥片除了腿部相應(yīng)加長以外，其余的結(jié)構(gòu)尺寸與F1型輕閥無異。一般的情況下都采用的是重閥，只是在處理量很大，并且要求壓強降很低的系統(tǒng)才用輕閥。綜上可見F1型浮閥塔的優(yōu)點為：結(jié)構(gòu)很簡單，制造比較方便，而且節(jié)省材料、性能良好，被廣泛應(yīng)用于化工及煉油生產(chǎn)當中，現(xiàn)在已經(jīng)列入部頒標準（JB111868）內(nèi)。浮閥開度隨著氣體負荷而改變。塔板與閥片的點接觸也可以防止停工后板面與閥片的黏結(jié)。其中F1型浮閥塔的閥片的本身有三條“腿”，將其插入閥孔后，各腿底腳扳轉(zhuǎn)900角，用來限制操作時閥片在板上升起來的最大高度；閥片的周邊又沖出三塊稍微向下彎的定距片。浮閥塔板結(jié)構(gòu)的特點是在其塔板上開有很多大孔（其標準的孔徑為39mm），每個孔上還裝有一個能夠上下浮動的閥片。由于過去對于篩板塔的性能研究并不充分，認為操作不易穩(wěn)定，所以沒有普遍采用，直到20世紀的50年代初，對篩板塔結(jié)構(gòu)和性能作了較充分的研究，認識到了 只要設(shè)計合理和操作正確，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。但主要缺點是：操作的彈性比較小，篩孔小時容易堵塞。正常操作的氣速下，通過篩孔上升氣流，應(yīng)該能阻止液體流經(jīng)篩孔向下泄露。塔板上還設(shè)有溢流堰，使塔板上能夠維持一定厚度的液層。但是目前仍有采用的工廠。綜上所述可以概括泡罩塔的優(yōu)點為：因為升氣管高出了液層，不容易發(fā)生漏液的現(xiàn)象，可見有較好的操作彈性，也即當氣液流量有較大的波動時，仍然能夠維持幾乎恒定的板效率；泡罩塔塔板不容易堵塞，適合處理各種物料?；S廣泛使用的圓形泡罩主要結(jié)構(gòu)參數(shù)已經(jīng)系列化。齒縫一般含有矩形、梯形和三角形三種，常用的為矩形。它的每層塔板上開著若干個小孔，孔上還焊有短管來作為上升氣體通道，稱之為升氣管。在幾種主要的錯流塔板中，最早應(yīng)用的是泡罩塔，而目前使用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。這類塔板雖然結(jié)構(gòu)簡單，板面利用率也高，但是需要有較高的氣速才能夠維持板上的液層，操作范圍較小，分離效率也很低，工業(yè)上用得很少。逆流板也稱穿流板，板上不用設(shè)降液管，氣、液兩相同時從板上孔道逆向穿流過。根據(jù)本設(shè)計，年產(chǎn)量10萬噸精甲醇，物料量比較大，應(yīng)該采用板式塔。在正常的情況下，氣相是連續(xù)相，液相是分散相，氣相的組成為連續(xù)變化，屬于微分接觸逆流操作過程。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬于逐級接觸逆流操作過程。塔設(shè)備可以分為板式塔和填料塔兩大類。精餾塔的優(yōu)劣直接影響到了生產(chǎn)裝置中產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的回收率、生產(chǎn)能力以及污水處理等環(huán)保問題。表21 三種類型的塔對比表項目單塔精餾雙塔精餾三塔精餾運行操作運行簡單運行相對簡單、穩(wěn)定運行比較復雜產(chǎn)品質(zhì)量相對于粗甲醇得到了很好的提高可以獲得比較優(yōu)質(zhì)的精甲醇可以得到高純度的精甲醇能量消耗相對較低能量消耗很高，而且熱能的利用率低相對于雙塔精餾節(jié)約很多熱能產(chǎn)品適合方向獲得燃料級甲醇可以滿足下游產(chǎn)品生產(chǎn)對甲醇高純度的要求 精餾設(shè)備的選擇甲醇精餾段工序的主要的設(shè)備包括：精餾塔、泵、冷凝器、再沸器、冷卻器、貯槽等?？梢?，對于三塔精餾過程，兩個主精餾塔的塔板數(shù)總和比雙塔精餾主塔的塔板數(shù)增多了很多，自然而然分離的效率提高了很多，但能量的消耗反而降低了。加壓塔塔釜沒有氣化的粗甲醇溶液則靠加壓精餾塔內(nèi)部壓力直接輸送到常壓塔。粗甲醇在槽內(nèi)加入堿液進行中和后進再沸器加熱，然后進入預(yù)塔，在預(yù)塔頂分離出輕組分，塔釜液由預(yù)塔的塔釜送出，經(jīng)過加壓泵送至加壓塔。三塔精餾與雙塔精餾的主要區(qū)別在于三塔精餾采用了兩個主精餾塔，第一個主精餾塔為加壓操作，第二個塔為常壓操作，利用加壓塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為第二主精餾塔再沸器的加熱源。 銅基催化劑合成粗甲醇的三塔精餾精餾過程對能量的消耗很大，而且對熱能的利用率也很低，所以精餾工序的節(jié)能有很多潛力可以發(fā)掘。該生產(chǎn)流程突出的優(yōu)點就是可以得到純度很到的甲醇，來滿足下游產(chǎn)品生產(chǎn)的需要。主精餾塔主要除去重組分，其中包括了水、乙醇和高級醇等，同時得到符合要求的精甲醇。同時從冷凝器里抽以小部分冷凝液以減少揮發(fā)性較小的輕組分。第一塔為預(yù)精餾塔，第二塔為主精餾塔，兩者的再沸器的熱源都是來自循環(huán)氣壓縮機驅(qū)動透平排出的低壓蒸汽。但是對于純度由較高要求的下游生產(chǎn)流程，一步精餾得到的精甲醇遠遠不能滿足其要求。2 精餾工藝流程的設(shè)計 甲醇精餾工藝流程比較 銅基催化劑合成粗甲醇的單塔精餾由于催化劑為銅基催化劑，較使用鋅鉻催化劑得到的粗甲醇產(chǎn)品中的還原性雜質(zhì)的含量大大的減少，特別是二甲醚的含量幾十倍的降低了，因此在取消了化學凈化步驟的同時，甚至可以將甲醇水重組分在一個塔內(nèi)進行分離，這樣就可以獲得一般工業(yè)上所需要的精甲醇。一般情況下用鋅鉻催化劑以水煤氣為原料所制得的粗甲醇，含有還原性雜質(zhì)較多，可能需要高錳酸鉀進行氧化，這樣才能獲得穩(wěn)定性較好的精甲醇。至于化學凈化方法，要取決于粗甲醇的質(zhì)量要求是否真正需要。所以必須采取化學方法進行預(yù)處理。（2）化學精餾方法 當采用蒸餾的方法不能將雜質(zhì)降低至精甲醇所要求的指標時，則需要用化學凈化的方法破壞掉這些雜質(zhì)。粗甲醇原料液的關(guān)鍵組分為甲醇和水，其余雜質(zhì)根據(jù)它們的沸點不同可以分為輕、重組分。 甲醇精餾方法（1）物理精餾方法 就是利用甲醇、水、有機物雜質(zhì)的揮發(fā)度不同、沸點不同，通過精餾方法將雜質(zhì)、水、甲醇進行分離。由粗甲醇精制為精甲醇，采用精餾方法，同時根據(jù)甲醇質(zhì)量，在精制的過程中，還可以采用化學凈化和吸收的方法。例如反應(yīng)溫度偏高，甲醇分離不好，會生成醚類、醛類、酮類等羰基物；進塔氣中水汽濃度過高，可能生成有機酸；催化劑及設(shè)備管線中帶入微量鐵，那么可能有各種烴類生成；原料氣中脫硫不盡，會生成硫醇、甲基硫醇，使甲醇呈異臭。煤基甲醇合成及應(yīng)用對煤炭的清潔利用非常有利，這也是發(fā)展高碳性煤炭能源低碳化利用有效途徑，其前景十分廣闊。新型的煤化工煤制甲醇、二甲醚、烯烴等在我國能源領(lǐng)域里已經(jīng)顯示出了很重要的地位，正面臨著前所未有的發(fā)展機遇和長遠發(fā)展前景。甲醇轉(zhuǎn)化成二甲醚燃料的生產(chǎn)和應(yīng)用彰顯出了重要的發(fā)展前景，二甲醚替代一部分石油液化氣應(yīng)用的范圍越來越廣，以二甲醚作為能源的柴油車的研制與推廣步伐也正在加快。假設(shè)甲醇生產(chǎn)的戰(zhàn)略儲備對于調(diào)節(jié)甲醇的市場價格、促進煤化工的長期發(fā)展和保證我國能源的安全均有重要意義。按照規(guī)劃的目標，到2020年我國甲醇的生產(chǎn)能力可達到6000至7000萬噸。煤化工產(chǎn)品的產(chǎn)量占了化學工業(yè)（除石油和石化外）近50%，目前合成甲醇和氨兩大種基礎(chǔ)化工產(chǎn)品的主要原料就是煤炭。 中國甲醇工業(yè)發(fā)展前景我國的甲醇工業(yè)發(fā)展是伴隨著能源與美化工工業(yè)的發(fā)展而崛起的。進入了90年代，隨著甲醇的需要快速增長，通過引進技術(shù)和自主技術(shù)的開發(fā)建成數(shù)十套甲醇和聯(lián)醇的生產(chǎn)裝置，這樣使我國的甲醇行業(yè)得到了前所未有的進步。到了70年代，四川維尼綸廠引進中國第一套低壓甲醇合成裝置，用乙炔尾氣作為原料，用ICI低壓冷激式合成工藝。 中國甲醇工業(yè)發(fā)展概況中國甲醇工業(yè)開始于20世紀50年代，之前利用前蘇聯(lián)技術(shù)曾在蘭州、吉林和太原采用ZnCr氧化物催化劑建設(shè)高壓甲醇合成裝置。在過去的十年里，部分天然氣的儲量豐富而且本國的消耗量小的國家和地區(qū)，都先后建設(shè)世界級規(guī)模的甲醇生產(chǎn)裝置，產(chǎn)品已經(jīng)出口到美國、日本、歐洲等，以其較低的價位優(yōu)勢占領(lǐng)這些國家、地區(qū)的市場，導致了這些國家、地區(qū)甲醇生產(chǎn)裝置的紛紛停產(chǎn)關(guān)閉。在未來的幾年內(nèi)，更多超大規(guī)模的甲醇生產(chǎn)裝置的集中投產(chǎn)，必將對