【正文】 kg/m3 (100℃)閃點(diǎn)（閉環(huán)）℃氣態(tài)粘度（100℃）沸點(diǎn)℃液態(tài)粘度 (20℃)表面張力mN/m(20℃)]甲醇由甲基、羥基組成的，具有醇所具備的化學(xué)性質(zhì)[3]。如：甲醇在純氧中能夠劇烈燃燒，生成水蒸氣(I)、二氧化碳(IV)；甲醇和氟氣會(huì)產(chǎn)生猛烈的反應(yīng)[4]；甲醇與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴以及許多其他有機(jī)溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑時(shí)易燃燒。甲醇主要用作于生產(chǎn)甲醛，甲醇總產(chǎn)量的一半將用于甲醛的生產(chǎn)，甲醛是生產(chǎn)合成樹(shù)脂不可少的原料。2）甲醇是一種有機(jī)溶劑。作為萃取劑，甲醇可用于分離一些物質(zhì)，還可用于檢驗(yàn)和測(cè)定硼。在汽車(chē)燃油中可以直接添加35％的甲醇，目前世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)集中在直接將甲醇當(dāng)作燃料，已被一些發(fā)電站作為燃料。冬天汽車(chē)水箱中適量添加甲醇能使水箱中循環(huán)冷卻水不因氣溫過(guò)低而被凍住。1960年以后，我國(guó)建成以焦炭和石腦油作為生產(chǎn)原料的甲醇生產(chǎn)設(shè)備，南化公司所研制開(kāi)發(fā)的中壓銅基催化劑大大推動(dòng)合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇這一生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。2000年后，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，甲醇可作為清潔的液體燃料替代品，因此甲醇得到了大幅的推廣使用，而甲醇作為煤化工的主要產(chǎn)品也同樣得到了快速的發(fā)展，使得甲醇生產(chǎn)能力大幅上升，生產(chǎn)技術(shù)也不斷提高。這種方法采用ZnCr氧化物作為催化劑，一氧化碳和氫氣作為原料，操作條件為壓力3035MPa、溫度300400℃。煤作為制備甲醇原料氣的生產(chǎn)工藝中，雖然氣化和凈化比較復(fù)雜，并且生產(chǎn)成本相對(duì)較高，但對(duì)于缺少油氣但是富煤的國(guó)家和地區(qū)，這種生產(chǎn)工藝就成了主要的原料路線，約占90%。整個(gè)精制過(guò)程工業(yè)上稱(chēng)之為粗甲醇的精餾[5]。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約投資，減少了熱能的損耗；但是對(duì)于純度要求較高的下游生產(chǎn)流程，一步精餾得到的精甲醇純度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。特點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單、操作方便、一次投資少。其中，第一個(gè)塔為預(yù)精餾塔，第二個(gè)塔為主精餾塔，兩者再沸器的熱源都是來(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)透平排出的低壓蒸汽。同時(shí)從冷凝器里抽一部分冷凝液以減少揮發(fā)性較小的輕組分。主精餾塔主要除去重組分，其中包括水、乙醇和高級(jí)醇等，得到符合要求的精甲醇。雙塔精餾工藝投資省、建設(shè)周期短、裝置簡(jiǎn)單易于操作和管理。 （圖2）三塔精餾工藝采用兩個(gè)主精餾塔，第一個(gè)主精餾塔為加壓塔，第二個(gè)塔為常壓塔，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。圖2，三塔精餾的工藝流程粗甲醇在槽內(nèi)與堿液中和后進(jìn)再沸器加熱，后進(jìn)入預(yù)精餾塔，在預(yù)精餾塔頂分離出輕組分，塔釜液經(jīng)過(guò)加壓泵送至加壓塔。加壓塔塔釜沒(méi)有氣化的粗甲醇溶液靠加壓塔內(nèi)部壓力輸送到常壓塔。生產(chǎn)規(guī)模50000t／a以上時(shí)，適合采用三塔精餾技術(shù)，雖然一次性投資較高，約高15％ 一30％ ，但操作費(fèi)用和能耗都相對(duì)較低，可降低約30％ 一40％。塔設(shè)備可以分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。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(jí)接觸逆流操作過(guò)程。一般氣相是連續(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(guò)程。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)量5萬(wàn)噸甲醇精制過(guò)程，物料量較大，故采用板式塔。逆流板所需要較高的氣速才能夠維持板上的液層，操作范圍較小，分離效率很低，工業(yè)上用得很少，故本設(shè)計(jì)采用錯(cuò)流塔板。泡罩塔 優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)樯龤夤芨叱隽艘簩?，不易發(fā)生漏液的現(xiàn)象，有較好的操作彈性，也即當(dāng)氣液流量有較大的波動(dòng)時(shí)，仍然能夠維持幾乎恒定的板效率；泡罩塔塔板不易堵塞，適合處理各種物料。篩板塔 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其造價(jià)低廉，氣體的壓降比較小，板上的液面落差也比較小，生產(chǎn)能力和塔板效率均比泡罩塔高些。浮閥塔 浮閥塔兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的塔型。F1型浮閥又分為輕閥和重閥，對(duì)于V4型浮閥塔的特點(diǎn)是閥孔沖成向下面彎曲的文丘里形，來(lái)減少氣體通過(guò)浮閥塔板時(shí)的壓強(qiáng)降。可見(jiàn)V4型浮閥適合于減壓系統(tǒng)。因?yàn)楦￠y塔板既有較大開(kāi)孔率，所以它的生產(chǎn)能力比泡罩塔大20%至30%，與篩板塔相近。因?yàn)殚y片可以自由的升降來(lái)適應(yīng)氣量的變化，所以維持正常的操作所容許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比泡罩塔和篩板塔都要寬。因?yàn)樯仙龤怏w以水平方向吹入的液層，所以氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧沫夾帶量比較小，板效率較高。因?yàn)闅庖毫鬟^(guò)浮閥塔板時(shí)遇到的阻力比較小，所以氣體壓強(qiáng)降和板上的液面落差都比泡罩塔板小。因?yàn)闃?gòu)造簡(jiǎn)單，容易制造，浮閥塔的成本造價(jià)一般為泡罩塔的60%至80%，為篩板塔的120%至130%。故本設(shè)計(jì)粗甲醇的精餾中，三個(gè)塔均采用F1型重閥浮閥塔。包括塔底原料液的再沸器、塔頂蒸汽的冷凝器、原料液的預(yù)熱器和產(chǎn)品的冷卻器等。再沸器其作用可將塔內(nèi)最后一塊板下的原料液加熱，使液體升溫至沸點(diǎn)發(fā)生汽化為蒸汽繼續(xù)上升，提供上升氣流，保證塔板的氣液相進(jìn)行傳質(zhì)。而部分冷凝器是為了冷卻產(chǎn)品。在預(yù)精餾塔（T101）中，粗甲醇多次的部分汽化和部分冷凝分離出輕組分，從塔頂出來(lái)的氣體先通過(guò)一級(jí)冷凝器（E102）冷卻后的粗甲醇液體送回預(yù)塔回流罐（D103），部分未冷凝的二甲醚等以及未完全冷凝的甲醇?xì)怏w再進(jìn)入二級(jí)冷凝器（E103）繼續(xù)冷凝，冷凝液進(jìn)入預(yù)精餾塔回流罐（D103），氣體排出進(jìn)行燃燒或者送入轉(zhuǎn)化工序。塔釜液通過(guò)再沸器（E104）進(jìn)行加熱原料液來(lái)保證上升氣流。在加壓精餾塔（T102）中，塔底的再沸器（E107）保證了上升氣流的流速，塔頂?shù)乃统龅母邷丶状颊羝?進(jìn)入常壓再沸器（E109）作為熱流體與常壓塔塔底液體換熱，換熱后的精甲醇一部分經(jīng)過(guò)加壓塔回流泵（P104）送往塔頂做回流液，另一部分經(jīng)過(guò)加壓塔產(chǎn)品冷卻器（E106）冷卻后送往精甲醇產(chǎn)品儲(chǔ)罐。在常壓塔頂?shù)玫搅烁呒兌鹊募状颊羝?，進(jìn)入常壓塔頂冷凝器（E110）冷凝，冷凝液送到常壓塔回流罐（D105）緩沖；從常壓塔冷凝器（E110）出來(lái)的氣體再經(jīng)過(guò)常壓塔排氣冷凝器（E113）冷凝，冷凝液也送到回流罐（D105），排氣冷凝器上部沒(méi)有冷凝的氣體放空。塔底釜液經(jīng)冷卻器（E112）冷卻后送往釜液罐（D108）進(jìn)入處理工序。（2）預(yù)精餾塔進(jìn)料：=（ kg/h）：為防止工藝管路和設(shè)備的腐蝕，加入8%的氫氧化鈉溶液與酸性物質(zhì)反應(yīng)中和，使其呈弱堿性，則消耗NaOH量== NaOH溶液量=247。由Fenske公式[7]：塊塔中各組分如表19：表19 各組分參數(shù)列表組分進(jìn)料組成Xi,F釜液組成Xi,Wi甲醇%%水%%根據(jù)恩德伍德公式[12]計(jì)算： ，進(jìn)料是飽和液相，故q＝1則有：求得： 則適宜進(jìn)料位置：圓整后取：塊取R適宜＝＝＝則根據(jù)吉利蘭圖（圖3）圖3，吉利蘭圖得到：其中解得：NT＝全塔平均溫度為：1/2（105＋65）＝85℃在溫度85℃下查得[9]水的粘度：在溫度85℃下查得甲醇[2]的粘度： ＝103＋103（） ＝103 全塔效率為[7]：實(shí)際進(jìn)料板：ND/ET=4/＝≈9塊實(shí)際板數(shù)為：NT/ET＝＝≈30塊 精餾段與提餾段的體積流量精餾段數(shù)據(jù)如表20：表20 精餾段數(shù)據(jù)表位置進(jìn)料板塔頂（第一板）質(zhì)量分?jǐn)?shù)xf＝xl＝y(tǒng)f＝y(tǒng)l＝摩爾分?jǐn)?shù)Xf ＝Xl ＝Y(jié)f ＝Y(jié)l ＝摩爾質(zhì)量kg/kmolMLf ＝MLD＝MVf＝MVD＝溫度℃7065液相平均摩爾質(zhì)量：ML＝kg/kmol氣相平均摩爾質(zhì)量：MV＝kg/kmol液相的平均溫度：℃℃下查表：kg/m3 ,液相平均密度：其中所以那么精餾段的液相負(fù)荷為：L＝RD精＝＝假設(shè)理想氣體，℃， 103 kPa時(shí)：汽相密度為：其中解得精餾段汽相負(fù)荷為：V＝(R＋1)D精＝（+1）＝Vn＝表21 精餾段負(fù)荷表 名稱(chēng)液相（L）汽相（V）平均摩爾質(zhì)量kg/kmol平均密度kg/m3體積流量m3/h提餾段數(shù)據(jù)如表22：表22 提餾段數(shù)據(jù)表位置進(jìn)料板（F）塔釜（W）質(zhì)量分?jǐn)?shù)xf＝Xw＝y(tǒng)f＝y(tǒng)w＝摩爾分?jǐn)?shù)Xf＝Xw＝Y(jié)f＝Y(jié)w＝摩爾質(zhì)量kg/kmolMLf＝MLw＝MVf＝Mvw＝溫度℃70105液相平均摩爾質(zhì)量：ML＝氣相平均摩爾質(zhì)量：MV＝kg/kmol液相平均溫度為：℃℃下查表：[11]，[1]液相平均密度為：其中所以提餾段的液相負(fù)荷 假設(shè)理想氣體，℃， 103kPa時(shí)：汽相平均密