【正文】 條件下具有不同的揮發(fā)度，當(dāng)加熱至沸騰以后，將生成的蒸汽引出進(jìn)行冷凝，其冷凝液組成與原來(lái)的混合液不同，其中易揮發(fā)組分的含量較前增加。 如果已經(jīng)知道某液體組分在某溫度下的飽和蒸汽壓，就可以利用拉烏爾定律計(jì)算出該液體與另一液體構(gòu)成不同濃度混合液的氣相分壓。iX 而道爾頓定律是指：在一定溫度下的平衡系統(tǒng)中，溶液表面上方的壓力等于汽相混合物中各組分的分壓之和，即： ??iP式中： 求和：? 氣相壓力；P 氣相中組分 i 的分壓。精餾工藝的理論基礎(chǔ)是拉烏爾定律和道爾頓分壓定律。 粗甲醇精餾就是根據(jù)粗甲醇中各種組分的沸點(diǎn)和相對(duì)揮發(fā)度的不同，在精餾塔內(nèi)的熱質(zhì)傳遞元件上，通過(guò)建立物料、熱量和汽液相平衡，在汽液相之間連續(xù)不斷地實(shí)現(xiàn)熱質(zhì)的傳遞：在液相由上向下流動(dòng)的過(guò)程中，由于塔內(nèi)溫度由上到下連續(xù)升高，沸點(diǎn)低、易揮發(fā)的輕組分相對(duì)地從液相向汽相中擴(kuò)散傳遞，而汽相在由下向上流動(dòng)的過(guò)程中，由于溫度連續(xù)降低，沸點(diǎn)高、揮發(fā)度較低的重組分則相對(duì)地向液相中凝集傳遞，同時(shí)熱量從汽相向液相傳遞。 對(duì)于粗甲醇中的雜質(zhì)，通常以甲醇的沸點(diǎn)為界，分為輕組分雜質(zhì)和重組分雜質(zhì)。? 相對(duì)揮發(fā)度的含義是液相混合物中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分揮發(fā)度之比，對(duì)于理想溶液就是飽和蒸汽壓之比。 由于揮發(fā)度隨溫度而變化，使用不方便，故改用相對(duì)揮發(fā)度更便利。 工藝原理 液態(tài)物質(zhì)的飽和蒸汽壓力隨溫度的升高而升高：在同一溫度下的平衡系統(tǒng)中，不同物質(zhì)的飽和蒸汽壓力不同，飽和蒸汽壓力大的稱它揮發(fā)度大，反之稱它揮發(fā)度小，兩種物質(zhì)飽和蒸汽壓力之比稱為相對(duì)揮發(fā)度。優(yōu)質(zhì)甲醇的指標(biāo)集中表現(xiàn)在沸程短，純度高，穩(wěn)定性好并含有機(jī)雜質(zhì)量極小。一般工業(yè)上出于對(duì)甲醇產(chǎn)品的要求，規(guī)定了精甲醇中含雜質(zhì)量的指標(biāo)。為了滿足作為基礎(chǔ)化工原料的基本要求，必須對(duì)粗甲醇進(jìn)行精制，將粗甲醇中的雜質(zhì)脫除至規(guī)定的指標(biāo)之內(nèi)。 雖然各種雜質(zhì)的含量不多，但正是由于這些雜質(zhì)的超量存在，使得甲醇合成所得的粗甲醇不能直接用作有機(jī)化工的基礎(chǔ)原料。決定粗甲醇質(zhì)量的主要因素?zé)o疑是催化劑，銅系催化劑的選擇性顯然處于優(yōu)越的地位，反應(yīng)溫度也低，副反應(yīng)少，因此制得的粗甲醇含雜質(zhì)較少。顯然，精甲醇的質(zhì)量和精制過(guò)程中的損耗，與粗甲醇的質(zhì)量關(guān)系極大。由于輕餾分、重組分和乙醇在經(jīng)過(guò)預(yù)精餾塔精餾后，含量較小，所以在后面的三個(gè)塔計(jì)算過(guò)程中均用甲醇水雙組分精餾。下表 12列出了粗甲醇中部分有機(jī)物，具有一定的代表性。如有氮的存在，還發(fā)現(xiàn)有易揮發(fā)的胺類。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 精餾的目的和原理和精餾塔的操作和調(diào)節(jié) 粗甲醇的組成與精制要求 甲醇合成不論采用鋅鉻催化劑或銅基催化劑，均受其選擇性的限制，且受合成條件壓力、溫度、合成氣組成的影響，在生產(chǎn)甲醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列副反應(yīng)，其產(chǎn)品系主要由甲醇以及水、有機(jī)雜質(zhì)等組成的混合溶液，故稱為粗甲醇。采用規(guī)整填料為塔內(nèi)件的 3+1 塔精餾工藝，其特點(diǎn)是：精甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量好，甲醇回收率高；能耗低。設(shè)計(jì)的甲醇精制采用的是規(guī)整填料精餾工藝技術(shù)，該技術(shù)的好壞取決于氣液接觸程度，即取決于液體在填料表面分布的均勻程度，氣體的分布較容易，液體分布均勻很難，故液體分布器是填料塔的一個(gè)關(guān)鍵部件，它是決定著填料塔的放大效應(yīng)。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，精餾塔的內(nèi)徑越來(lái)越大，于是氣液分布不均問(wèn)題顯得突出，效率大幅下降，直徑大于 2 米的塔的效率已相當(dāng)?shù)?，溝流和邊界效?yīng)嚴(yán)重，為解決這些問(wèn)題，人們開發(fā)了板式塔，但是板式塔的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝精度要求高，因而人們又加緊了對(duì)填料塔放大技術(shù)的攻關(guān)，在解決了氣液分布等問(wèn)題后，大型裝置又開始使用填料塔。精餾的主要設(shè)備是精餾塔，而塔的內(nèi)件是實(shí)現(xiàn)氣液接觸和熱質(zhì)傳遞的主要元件，常用的塔內(nèi)件分塔盤和填料兩種。各塔再沸器蒸汽冷凝液用作粗甲醇預(yù)熱器熱源，以節(jié)約能量。裝置工藝特點(diǎn)目前，總體來(lái)說(shuō)甲醇精餾的工藝大體可分為兩塔工藝流程和三塔工藝流程，根據(jù)塔內(nèi)件的不同可分為塔盤精餾、填料精餾和復(fù)合型精餾。另外為了減少甲醇的損失，增加了一個(gè)塔,以對(duì)污水中的甲醇進(jìn)行回收處理，故現(xiàn)在一般叫 3+1 塔工藝流程。甲醇精餾填料型三塔工藝技術(shù)和甲醇精餾專用絲網(wǎng)規(guī)整填料的成功開發(fā), 為眾多大、中型甲醇生產(chǎn)企業(yè)的增產(chǎn)、降耗提供了技術(shù), 為企業(yè)大幅度降低甲醇生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和擴(kuò)大市場(chǎng)占有率提供了可能, 具有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。表11 傳統(tǒng)雙塔與填料型三塔精餾工藝比較項(xiàng) 目 投資（相對(duì)數(shù)） 蒸汽/t 循環(huán)水/ m 3 電/雙塔精餾工藝 100 ～ 150～180 40三塔精餾工藝 123 ～ 60～80 30　 填料型甲醇精餾工藝, 由于采用了先進(jìn)的甲醇精餾專用絲網(wǎng)規(guī)整填料和配套的新型分布器, 加之在系統(tǒng)熱量的分配上合理優(yōu)化, 從而使能耗大為降低。(3) 操作彈性大 　由于絲網(wǎng)填料具有的優(yōu)良傳質(zhì)、傳熱性能,能迅速適應(yīng)物料各種工藝參數(shù)的變化, 易于操作,控制手段簡(jiǎn)單,穩(wěn)定區(qū)域大， 可保證系統(tǒng)有較大的彈性, 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。生產(chǎn)控制中采用的較小回流比, 提高了精甲醇質(zhì)量, 降低了泵的揚(yáng)程, 節(jié)省了電耗。填料型精餾塔工藝, 其核心設(shè)備主、預(yù)塔都選用新型填料型精餾塔, 塔內(nèi)采用高效的、經(jīng)特殊工藝處理的不銹鋼絲網(wǎng)波紋填料和配套的新型氣液分布器，該塔具備以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 塔板效率高 　采用甲醇精餾專用不銹鋼絲網(wǎng)波紋填料, 空隙率0. 85 m 2/ m3 , 理論塔板數(shù)8～10塊/m , 經(jīng)特殊工藝處理后, 具有優(yōu)良的傳質(zhì)、傳熱性能和液體均布能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。三塔精餾工藝是一項(xiàng)企業(yè)進(jìn)行增產(chǎn)降耗技術(shù)改造的非常適合的、較好的技術(shù)方案。另外, 三塔精餾工藝在雙塔精餾裝置進(jìn)行增產(chǎn)、降耗的技術(shù)改造中有比較廣闊的應(yīng)用, 是企業(yè)擴(kuò)大現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模較經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)措施。5萬(wàn)t/a 以上的企業(yè)宜選擇三塔精餾工藝, 因?yàn)殡S著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大, 三塔精餾工藝的節(jié)能、高效優(yōu)勢(shì)才能體現(xiàn)出來(lái)。企業(yè)選擇哪種精餾工藝技術(shù),主要取決于企業(yè)甲醇實(shí)際生產(chǎn)能力、預(yù)期生產(chǎn)規(guī)模、甲醇市場(chǎng)行情, 以及企業(yè)的公用工程水、電、汽的富裕程度等。效率較高的填料塔是最近幾年才出現(xiàn)的, 采用以高效絲網(wǎng)波紋填料和配套的分布器為核心的精餾技術(shù)。精餾塔按內(nèi)件可分為板式精餾塔和填料型精餾塔。近年來(lái),隨著甲醇合成銅基催化劑的廣泛應(yīng)用和氣體凈化水平的提高, 粗甲醇生產(chǎn)中的副反應(yīng)減少和雜質(zhì)的降低, 此工藝流程已經(jīng)很少采用。雙塔精餾工藝技術(shù)由于具有投資少、建設(shè)周期短、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn), 被我國(guó)眾多中、小甲醇生產(chǎn)企業(yè)所采用，尤其在聯(lián)醇裝置中得到了迅速推廣。在決定粗甲醇精餾的工藝流程時(shí)，應(yīng)對(duì)這些條件進(jìn)行綜合考慮，并結(jié)合到過(guò)程中能源消耗的降低，自動(dòng)化程度的提高，對(duì)精甲醇質(zhì)量的特殊要求等等，合理選擇適當(dāng)?shù)木s方法。近年來(lái)，由于催化劑、粗甲醇合成條件以及制取原料氣的改進(jìn)，粗甲醇的精餾過(guò)程相應(yīng)有較大的變更。然后，仍以蒸餾的方法在塔的底部或底側(cè)脫除水和重組分，從而獲得純凈甲醇組分。 甲醇精餾工藝技術(shù)比較工業(yè)上粗甲醇精餾的工藝流程，隨著粗甲醇合成方法不同而有差異，中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè)其精制過(guò)程的復(fù)雜程度有較大差別，但基本方法是一致的。世界各國(guó)根據(jù)不同國(guó)情，研發(fā)了 MMM1MM50、N85 、M100 等不同摻和比的甲醇汽油。其中：M15(在汽油里添加 15％甲醇 )清潔甲醇汽油為車用燃料，分別應(yīng)用于各種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，可以在不改變現(xiàn)行發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的條件下，替代成品汽油使用，并可與成品油混用。我國(guó)甲醇工業(yè)無(wú)疑將迅速發(fā)展起來(lái)。我國(guó)目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來(lái)發(fā)展速度較快，近五年來(lái)甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。甲醇是容易輸送的清潔燃料，可以單獨(dú)或與汽油混合作為汽車燃料，用它作為汽油添加劑可起節(jié)約芳烴，提高辛烷值的作用，汽車制造也將成為耗用甲醇的巨大部門，甲醇的消費(fèi)已超過(guò)其傳統(tǒng)用途，潛在的耗用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其化工用途，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來(lái)制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇是較好的人工合成蛋白的原料，蛋白轉(zhuǎn)化率較高，發(fā)酵速度快，無(wú)毒性，價(jià)格便宜。關(guān)鍵詞：甲醇，精餾，物料衡算，熱量衡算目 錄1 總 論 ..............................................................................................................................1 概況 .........................................................................................................................1 甲醇的用途 ......................................................................................................1 甲醇精餾工藝技術(shù)比較 ...................................................................................1 甲醇精餾工藝的概況 ......................................................................................5 精餾的目的和原理和精餾塔的操作和調(diào)節(jié) .........................................................6 粗甲醇的組成與精制要求 ..............................................................................6 工藝原理 ..........................................................................................................7 影響因素 ........................................................................................................10 精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量控制和調(diào)節(jié) ....................................................................11 甲醇的主要技術(shù)規(guī)格 ...........................................................................................12 甲醇的一般性質(zhì) ............................................................................................12 甲醇的沸點(diǎn)和蒸汽壓 ....................................................................................13 甲醇水系統(tǒng)的性質(zhì) .......................................................................................13 甲醇精餾工藝流程說(shuō)明 .......................................................................................15 預(yù)精餾系統(tǒng) ....................................................................................................15 加壓精餾系統(tǒng) ................................................................................................15 常壓精餾系統(tǒng) ................................................................................................16 回收精餾系統(tǒng) ................................................................................................16 ..................................................................................17 計(jì)算參數(shù) ...............................................................................................................17 預(yù)精餾塔工藝計(jì)算 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