【正文】 .......... 24 塔板上篩孔的布置 ................................................ 26 流體力學驗算 ......................................................... 28 塔板 壓降 ........................................................ 28 液沫夾帶、漏液、液泛的驗證 ...................................... 29 流體力學驗算 ......................................................... 33 塔板壓降 ........................................................ 33 液沫夾帶、漏液、液泛的驗證 .......................錯誤 !未定義書簽。 國內(nèi)甲醇的生產(chǎn)發(fā)展概況 ...........................錯誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞 ： 甲醇；精餾；工藝設計 目 錄 一、緒論 .................................................................. 6 甲醇的性質(zhì)及用途 ...................................................... 6 甲醇的物理性質(zhì) .................................................. 6 甲醇的化學性質(zhì) .................................................. 6 甲醇的用途 ...................................................... 7 甲醇的生產(chǎn)方法及工藝流程 .............................................. 7 原料來源 ......................................................... 7 甲醇的生產(chǎn)方法 ................................................... 7 工藝流程 ......................................................... 8 國內(nèi)外甲醇生產(chǎn)概況 ....................................錯誤 !未定義書簽。 通過物料衡算，得出了主要的物料流量及塔溫；對工藝結(jié)構(gòu)進行設計，實際塔板數(shù)為 20 塊，每層塔板高度為 ，總的塔高數(shù)為 ，塔徑為 2m；接著進行了流體力學驗算，并繪制了操作性能圖，結(jié)果表明計算符合要求；然后對主要接管和輔助設備根據(jù)要求進 行了選擇；其次對設計結(jié)果進行了列表；最后繪制了精餾塔設備圖。 仔細研究工藝設計任務書，明確設計任務后，查閱相關(guān)資料，選擇了甲醇精餾的工藝流程。 年產(chǎn) 11 萬噸甲醇精餾工段設計 摘 要 甲醇作為一種用途廣泛的有機化工產(chǎn)品，醇還能與有機酸、無機酸、氨、苯、一氧化碳、乙炔、金屬鈉、苯胺等作用。即可發(fā)生氧化反應、氨化反應、酯化反應、羰基化反應、鹵化反應等多種化學反應 ，甲醇生產(chǎn)越來越受到重視。對工藝流程中的主塔進行工藝計算，即回流比及塔板數(shù)的計算、精餾塔的塔體工藝尺寸計算、塔板的主要工藝尺寸的計算、流體力學驗算、繪制塔板負荷性能圖，最后需要編寫設計說明書，并繪制主塔設備圖。通過這次設計，進一步的鞏固了化工 原理 課程中的相關(guān)知識，且學會了對化工設備的設計，為今后從事化工打下了一定的基礎。 國 外甲醇的生產(chǎn)發(fā)展概況 ...........................錯誤 !未定義書簽。 二、物料衡算 ............................................................. 11 設計條件 ............................................................. 12 操作條件 ............................................................. 12 物料衡算的關(guān)鍵組分 ................................................... 12 甲醇的摩爾分數(shù) Fx 、 Dx 、 Wx 的 計算 ................................ 12 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ........................... 12 物料衡算 ....................................................... 13 塔板的計算 ........................................................... 13 塔溫的確定 ...................................................... 13 適宜回流比的確定 .................................錯誤 !未定義書簽。 三、 塔板負荷性能圖 ....................................................... 37 精餾段 ............................................................... 37 提 餾段 ............................................................... 40 4 塔板結(jié)構(gòu)的確定 ......................................................... 45 塔高設計 ............................................................. 45 接管設計 ............................................................. 46 項目 ..................................................................... 49 數(shù)值與說明 ............................................................... 49 備注 ..................................................................... 49 符 號 說 明 ........................................................... 50 1 緒論 甲醇 最早由木材干餾而得，故稱 “ 木精 ” ，其化學式為 CH3OH。甲醇取自天然氣，是一種碳氫化合物，其本身是一種酒精，固有酒精氣味。有毒性，甲醇蒸汽與眼接觸可引起失明，飲用亦可致盲。它可以與水、乙醇、酯、乙醚、苯、酮、鹵代烴和大多數(shù)其他有機溶劑混合，只輕微地溶于脂肪和油。隨著國名經(jīng)濟的發(fā)展，甲醇的生產(chǎn)也促進了化學工業(yè)的發(fā)展。能與水、醇類、乙醚、苯、酯類、鹵代烴和許多其他有機溶劑互溶， 但是不與脂肪烴類化合物混溶。 表 11 甲醇的部分物理性質(zhì) 項目 數(shù)值 項目 數(shù)值 液體密度 kg/m3 (20℃ ) 熔點 /℃ 氣體密度 kg/m3 (100℃ ) 閃點（閉環(huán)） /℃ 氣體粘度 Pas? ? (100℃ ) 沸點 /℃ 液體粘度 Pas? ? （ 20℃ ） 表面張力 mN/m (20℃ ) 甲醇的化學性質(zhì) 甲醇分子組成中羥基的堿性極微弱，因此對酚酞和石蕊均顯中性。此外，甲醇還能與有機酸、無機酸、氨、苯、一氧化碳、乙炔、金屬鈉、苯胺等作用。 甲醇的用途 甲醇是很重要的有機化工原料和溶劑，當前，世界上甲醇的生產(chǎn)能力為每年近千萬噸，其中將近 30%至 40%的甲醇用于生產(chǎn)甲醛。 上世紀 80 年代以來，甲醇的非化工用途受到人們的重視，并為甲醇的用途開辟一個新的領(lǐng)域。甲醇若直接作為汽車發(fā)動機的燃料，雖然熱值只有汽油的一半，但它使汽車行駛一樣的里程消耗的甲醇哈汽油之比不是 2： 1，而僅為 ： 1[7],其熱效率高出汽油 90%以上。甲醇還可以與汽油摻混 燃料，作為汽車的燃料。 從我國能源結(jié)構(gòu)出發(fā)，甲醇由煤制的技術(shù)已經(jīng)成熟，近幾年由煤制甲醇的工藝已經(jīng)全面工業(yè)化生產(chǎn)，將來在我國甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蘊藏著潛在的巨大市場。 當今甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且 以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的 80%以上。其發(fā)展長期以來處于停頓狀態(tài)。在較低壓力下可獲得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗 ，此外，由于壓力低，動力消耗也相應降低，工藝設備制造相對容易。中壓法扔采用高活性的酮基催化劑，反應溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應的動力消耗也有所增加。合成得到的粗甲醇濃度一般達不到使用要求，還需要進行甲醇的精制過程。其優(yōu)點是節(jié)約投資，而且減少了熱能的損耗。 （ 2） 銅基催化劑合成粗甲醇的雙塔精餾 甲醇精餾的雙塔流程是最為普遍應用的方式。 預精餾塔分離輕組分和溶解的氣體，如氫氣、一氧化碳、二氧化碳等，塔頂大部分的水和甲醇回流。同時為了減少塔頂所排出氣體中甲醇的損失，可以在塔頂設置冷凝器二級冷凝。原料液從預塔塔底輸送到主塔進料口，高級醇從加料板以下側(cè)線引出，含微量甲醇的水從塔底排除，而精甲醇則從塔頂處冷凝取出。但是很明顯，兩個塔的能量消耗要高于單塔精餾，所以提高能量的利用、節(jié)約能耗是對該流程的一個展望。采用三塔精餾的目的就是為了更合理的利用能量，達到節(jié)能目的。這樣不僅節(jié)約了加熱蒸汽，而且也節(jié)省冷卻用水，有效的利后用了熱能。在加壓塔塔頂位置形成高純度甲醇蒸氣，這些蒸氣作為常壓塔的塔底再沸器的熱源，甲醇蒸氣冷凝后通過加壓泵再送 回塔底回流槽，其中一部分送往加壓塔塔頂作為回流液，而另外 一部分冷卻后作為產(chǎn)品儲存。常壓塔塔頂生成低壓高純度的甲醇氣體，進入常壓塔冷凝器降溫冷凝后一部分回流到塔內(nèi)，一部分作為產(chǎn)品冷卻后送往儲槽，常壓塔塔底殘夜再做處理。但是對加壓塔的設備要求卻提高了，長遠來看，總的效益還是很明顯的。/ 4 9 39。5 4 7 1 2 6 4 7 9 4 08 2 6 4 0 7 4 9 339。39。39。如圖 21所示 圖 21 圖解法求理論板層數(shù) 求解結(jié)果為： 總理論板數(shù) : 9TN? (包括再沸器 ) 進料板位置 : 5FN? TE 表 22 用奧康奈爾（ 39。史密斯等人匯集了若干泡罩、篩板和浮閥塔的數(shù)據(jù)，整理成負荷因子與影響因素間的關(guān)系曲線， 圖 中橫坐標 1/2/ ( / )s s L VLV??為無因次比值，稱為液氣動能參數(shù)，它是反映液、氣兩相的負荷與密度對負荷因子的影響；縱坐標 20C 為物系表面張力為 20 /mN m 的負荷系數(shù)；參數(shù) TLHh? 反映液滴沉降空間高度對負荷因子的影響。 其中 20C 由 圖 查取，圖的橫坐標為： 2/12/1 ???????? ??????????VLSSVL ?? 取板間 距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 ： mhH LT ???? 負荷因子 C,由 圖 查得 ： ?C ???????????????? LCC ? smu / a x ??? 甲醇 水屬不易發(fā)泡物系，故取安全系數(shù)為 。 故精餾塔的有效高度為 ： 0 . 8 4 . 2 5 . 4 0 . 8 1 0 . 4Z Z Z m? ? ? ? ? ? ?精 提 、封頭尺寸的選擇 封頭又稱為端蓋或頂蓋，是容器的重要組成部分。平板封頭由于受力狀態(tài)不好，要求的厚度大，故一般用于直徑小、壓力低的容器，但因平板封頭的制造容易，也常用于高壓容器。承壓容器以半球形和橢圓形封頭最有利，半球形封頭的深度較深，制造較困難。因此，在化工生產(chǎn)中得到較廣泛的應 用。 表 24 標準橢圓形封頭的尺寸范圍 封頭材料 碳素鋼、普通低合金鋼 不銹鋼、耐酸剛 公稱直徑/mm 3002600 4003200 500? 3002600 4003200 500? 封頭厚度/mm 48 1018 20? 39 10