【正文】 味的易揮發(fā)液體，沸點(diǎn)65℃，℃。甲醇劇毒，內(nèi)服10ml有失明危險(xiǎn)， 30ml能導(dǎo)致人死亡。甲醇具有上述多種重要的物理化學(xué)性質(zhì)，使它在許多工業(yè)部門(mén)得到廣泛的用途，特別是由于能源結(jié)構(gòu)的改變，和C化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，甲醇的許多重要的工業(yè)用途正在研究開(kāi)發(fā)中。甲醇通過(guò)ZMS5分子篩催化劑轉(zhuǎn)化為汽油已經(jīng)工業(yè)化為固體燃料轉(zhuǎn)化為液體燃料開(kāi)辟了捷徑。又如甲醇可以裂解制烯烴。甲醇化工的新領(lǐng)域不斷地被開(kāi)發(fā)出來(lái)其廣度和深度正在發(fā)生深刻的變化。預(yù)精餾部分除了對(duì)粗甲醇進(jìn)行萃取精餾脫出某些烷烴的作用之外，另外的還可以脫除二甲醚，和其它輕組分有機(jī)雜質(zhì)。甲醇市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，特別是近年來(lái)，隨著甲醇精餾技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)在該領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，老的工藝裝置由于能耗過(guò)高，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降，技術(shù)更新和技術(shù)進(jìn)步成為必走之路。（1）單塔流程描述單塔流程（）為粗甲醇產(chǎn)品經(jīng)過(guò)一個(gè)塔就可以采出產(chǎn)品。DANTACJIACHUNGAOFEIWUJJIACHUNDIFEIWUSHUI 甲醇精餾工藝的單塔流程（aspen 模擬圖）（2）雙塔流程描述[5]從合成工序來(lái)的粗甲醇入預(yù)精餾塔，此塔為常壓操作。塔頂經(jīng)部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量雜質(zhì)留在液相作為回流返回塔，二甲醚等輕組分(初餾分)及少量的甲醇、水由塔頂逸出，塔底含水甲醇則由泵送至主精餾塔。 甲醇精餾工藝的雙塔流程（3）三塔流程描述從合成工序來(lái)的粗甲醇入預(yù)精餾塔，在塔頂除去輕組分及不凝氣，塔底含水甲醇由泵送加壓塔。同樣，常壓塔塔頂出的精甲醇一部分作為回流，一部分與加壓塔產(chǎn)品混合進(jìn)入甲醇產(chǎn)品儲(chǔ)槽。[6] 甲醇精餾工藝的三塔流程（4） 四塔流程描述四塔流程（）包含預(yù)精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔和甲醇回收塔。冷凝后的精甲醇進(jìn)入回流罐，一部分作為加壓塔回流，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(jìn)入常壓塔，常壓塔頂餾出精甲醇產(chǎn)品，在進(jìn)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(diǎn)組分，進(jìn)入甲回收塔再回收甲醇，塔底廢水進(jìn)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(diǎn)醇類(lèi)，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。對(duì)于固定進(jìn)料狀況的精餾塔來(lái)說(shuō)，進(jìn)料狀況的改變，將會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量及損失情況的改變。最終反映在塔的分離效率上，是重要的操作參數(shù)之一?！?。當(dāng)塔的熱負(fù)荷較低時(shí)，可以取較低的回流比比較經(jīng)濟(jì)，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。對(duì)粗甲醇精餾，回流比過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)影響精餾操作的經(jīng)濟(jì)性和精甲醇的質(zhì)量，一般在正常生產(chǎn)條件受到破壞或產(chǎn)品不合格時(shí)，才調(diào)節(jié)回流比。在調(diào)節(jié)回流的同時(shí)，要注意板式塔的操作特點(diǎn)，防止液泛和嚴(yán)重漏液，都將會(huì)造成塔內(nèi)操作溫度的混亂。（3）進(jìn)料量和組成甲醇精餾塔進(jìn)科量和組成改變時(shí)，都會(huì)破壞塔內(nèi)物料平衡和氣液平衡，引起塔溫的波動(dòng)，如不及時(shí)調(diào)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致精甲醇的質(zhì)量不合格或者增加甲醇的損失。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。不論是其中甲醇濃度增加或降低，都會(huì)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(xiàng)溫度升高，加大了甲醇損失或降低了精甲醇的質(zhì)量。如果粗甲醇的組分變化較大時(shí)，則需適當(dāng)改變其進(jìn)料板的位置，或是改變回流比，才保證粗甲醇的分離效率。如前所述，對(duì)粗甲醇精餾塔的操作概念，可以概括如下:在穩(wěn)定塔壓的前提下，采用在較高蒸汽速度(負(fù)荷)下操作，既提高傳質(zhì)效果又最經(jīng)濟(jì)。一般在進(jìn)料穩(wěn)定和變化緩慢的情況下，通過(guò)經(jīng)常性小量調(diào)節(jié)精甲醇和重組分的采出量，以保持塔溫的合理分布和穩(wěn)定，維持好塔內(nèi)三個(gè)平衡，使產(chǎn)品甲醇達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)，同時(shí)回收副產(chǎn)品──重組分，并盡最大可能降低殘液中有機(jī)物的含量。本課題研究四塔甲醇精餾工段工藝，,包括預(yù)精餾塔、加壓塔、常壓塔以及回收塔。 預(yù)精餾塔的作用預(yù)塔精餾的主要作用是脫除粗甲醇中的低沸點(diǎn)雜質(zhì)和可與甲醇形成共沸物的雜質(zhì)，它們一般由二氧化碳、醚類(lèi)、胺類(lèi)、烴類(lèi)、酯類(lèi)、醛酮類(lèi)物質(zhì)組成。對(duì)預(yù)塔的作用國(guó)內(nèi)外有不同的看法,主要有兩種觀點(diǎn):一種認(rèn)為預(yù)塔對(duì)保證甲醇的質(zhì)量有重要作用,國(guó)外大都持這種觀點(diǎn),它們的預(yù)塔比較高。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為銅基觸媒的選擇性好,粗甲醇中雜質(zhì)少,預(yù)塔高度不必太高,甚至將預(yù)塔冷凝器直接垂直安放在塔頂,回流量沒(méi)有計(jì)量,早期的小聯(lián)醇就是這樣[14]。粗甲醇中含有的有機(jī)酸，對(duì)設(shè)備，管道腐蝕厲害，經(jīng)過(guò)堿的中和作用，減輕了腐蝕，延長(zhǎng)了設(shè)備、管道的使用壽命。在堿存在下，酯發(fā)生皂化反應(yīng)，生成羧酸鹽：RCOOR’+NaOH → RCOONa + R’OH羧酸鈉溶于水，易于分離。 萃取精餾在甲醇精餾中的應(yīng)用粗甲醇中的一些烴類(lèi)、酯類(lèi)雜質(zhì)，它們常溫下與甲醇混溶，但不溶或難溶于水。又因?yàn)殡s質(zhì)密度與甲醇密度差距較大，雜質(zhì)多時(shí)也容易造成精甲醇密度指標(biāo)不合格。這類(lèi)物質(zhì)如不在回流液中脫除，就會(huì)造成預(yù)塔塔釜出料雜質(zhì)多，影響精甲醇的質(zhì)量。在預(yù)塔加入萃取水可提高醛、酮類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)揮發(fā)度，從而使其從塔頂采出。據(jù)測(cè)算，～，與板式塔工藝全部依靠外來(lái)低壓蒸汽提供熱能相比，～[17]。一般情況下，～2倍。其調(diào)節(jié)的依據(jù)是根據(jù)塔的負(fù)荷和精甲醇的質(zhì)量。 四塔精餾工段工藝的物料衡算 甲醇精餾工段物料衡算任務(wù)已知：原料是粗甲醇，成分及含量如下成分含量（wt%）N2和ArCO2CH3OHCH3OCH3C2H5OHC4H9OHCH3OCCH3連續(xù)精餾塔做全塔物料衡算，并以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，即總物料 易揮發(fā)組分 式中 F—原料液流量，kmol/h；D—塔頂產(chǎn)品（餾出液）流量，kmol/h；W—塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┝髁浚琸mol/h；—原料液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)；—餾出液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)；—釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)。結(jié)合ASPEN簡(jiǎn)捷模擬取R=則回流量== 預(yù)塔全塔物料流程圖3）加壓塔物料衡算%（即塔底甲醇含量）（1）入料：總?cè)肓狭?出料液相=55212kg/h其中:①水量=預(yù)出料水量=②甲醇量=預(yù)出料甲醇量=50505kg/h③NaOH=預(yù)出料堿量=④初餾物=預(yù)出料初餾物=（2）出料：①出料水量=入料水量=②NaOH=③初餾物=④甲醇=（出口水量+NaOH+初餾物）出料甲醇含量/（1出料甲醇含量）=（++）（）=28296kg/h⑤采出精甲醇量=入塔甲醇量出料甲醇量=5050528296=22209kg/h⑥總出料量=總?cè)肓狭坎沙鼍状剂?5521222209=33003kg/h其中 塔頂：液相=精甲醇量=22209kg/h塔底：液相=粗甲醇量=33003kg/h（3）回流量為保持系統(tǒng)的穩(wěn)定操作，降低能耗，并減少投資，應(yīng)選?。杭訅核亓鞅萊1≥常壓塔回流比R2≥并且在保持穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上，RR2選取的盡量小。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)進(jìn)口溫度降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。===℃⑶冷卻水用量===87753kg/h總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù)===13710===(m2K)殼程傳熱系數(shù)假設(shè)殼程的傳熱系0 = 290W/(m2℃/W = m2 ℃)S39。== 工藝結(jié)構(gòu)尺寸管徑和管內(nèi)流速選用Φ25（碳鋼），去管內(nèi)流速=管程數(shù)和傳熱管數(shù)===(根)按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為L(zhǎng) = S/(πd0ns) =(157) = (m)取傳熱管長(zhǎng)l=9m，則該換熱器管程數(shù)為Np = L/l = ≈ 2(管程)傳熱管總根數(shù)N = 1572= 314（根）平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)R = (7149)/(3025) = P = (3025)/(7125) = 按單殼程，多管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)查《化工原理（上冊(cè)）》第232頁(yè)圖419,可得=平均傳熱溫差=39。長(zhǎng)度定為9000mm。NB=9000/250－1=59(塊)殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)甲醇流速為u=, q=,則接管內(nèi)徑為===取標(biāo)準(zhǔn)管徑為50mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)水流速為u=, q=87753/994/3600=。(，見(jiàn)本設(shè)計(jì)設(shè)備圖)(1)熱量核算A. 殼程對(duì)流傳熱系數(shù)因?yàn)槭怯邢嘧兊膿Q熱過(guò)程，且甲醇蒸汽在水平管束外冷凝，采用凱恩公式估算，即=()1/4當(dāng)量直徑，由正三角形排列得=殼程流通截面積So ＝BD(1) ＝（1－）＝㎡殼程流體流速及雷諾數(shù)分別為uo＝Vs/So ＝=Reo＝==αo＝(76021000/30/222/3/)1/4＝(m2℃)C. 傳熱系數(shù)K== (m2換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力管程流動(dòng)阻力∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNpNs (315) 其中，ΔP1，ΔP2——