【正文】 脫除輕組分后( 主為不凝氣、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸點組分加后進入加壓精餾塔；加壓精餾塔頂?shù)臍庀噙M入冷凝蒸發(fā)器，利用加壓精餾塔和常壓精餾塔塔頂、塔底的溫差，為常壓塔塔底提供熱源，同時對加壓塔塔氣相冷凝。 甲醇精餾的目的，是實現(xiàn)甲醇與水及有機物等雜質的分離，生產出合格的精甲醇產品。通常年產4萬噸以下( 包括4萬 噸 ) 的甲醇裝置選擇二塔流程，年產4萬噸以上的采用三塔流程。三塔流程實際上是將二塔流程中的主精餾塔分成了加壓塔和常壓塔。三塔流程 比二塔流程復雜，投資大，操作難度大，但突出的優(yōu)點是能耗小，操作費用低。本設計甲醇的年生產能力是30萬噸 ，選用了三塔流程 。 2) 節(jié)能降耗 蒸汽和循環(huán)水消耗低主要在于：(1)兩塔精餾預塔再沸器、主塔再沸器和預塔預熱器均需蒸汽提熱源；三塔精餾的常壓塔再沸器( 主塔再沸器) 的熱源不再是蒸汽，而是用來自加壓塔頂121℃甲醇飽蒸氣經液化放出的潛熱供常壓塔。因此蒸汽消耗低，隨之循環(huán)水用量減少。如果將三個平衡作為精餾操作的基礎，溫度的控制視為維持平衡的主要信號，那么，除了設備問題以外，經常影響精餾操作的主要因素，是進料狀況(組成、流量、狀態(tài)等)、回流比(包括熱負荷)和物料的采出量。下面仍討論主精餾塔有關精餾操作的幾個重要操作因素。進料板的位置也隨著改變，將引起理論板數(shù)和精餾段，提餾段塔板數(shù)分配的改變。2) 回流比回流比對精餾塔操作影響很大，直接關系著培內各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。一般情況下，～2倍。其調節(jié)的依據(jù)是根據(jù)塔的負荷和精甲醇的質量。對粗甲醇精餾，回流比過大或過小，都會影響精餾操作的經濟性和精甲醇的質量，一般在正常生產條件受到破壞或產品不合格時，才調節(jié)回流比；調節(jié)后盡可能保持塔釜的加熱量穩(wěn)定，使回流比穩(wěn)定。當改變回流比時，由于操作的變動，必然特引起塔內每層板上濃度(組成)和溫度的改變，影響甲醇的質量和甲醇的收率，必須通過調節(jié)，控制塔內適宜的溫度，達到新的平衡，在粗甲醇含量和產量確定的條件下，甲醇精餾系統(tǒng)正確的設計十分關鍵。隨著進料量的調節(jié)，各層塔板上的氣液組成重新分配，可以控制一定的靈敏板溫度與之相適應。但是預精餾后的含水甲醇中，甲醇濃度總會有些小幅度波動。這時，在回流比仍屬適宜的情況下，只需對精甲醇的采出量稍作調節(jié)，就可達到塔溫穩(wěn)定，物料和氣液又趨平衡；如果粗甲醇的組分變化較大時，則需適當改變其進料板的位置，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(負荷)下操作，既提高傳質效果又最經濟；選擇適宜的回流比，降低能量消耗；一般在進料穩(wěn)定和變化緩慢的情況下，通過經常性小量調節(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，維持好塔內三個平衡，使產品甲醇達到質量指標，同時回收副產品——重組分，并盡最大可能降低殘液中有機物的含量。美國、西歐、亞洲甲醇供不應求，主要依賴進口解決。本論文即以完善大規(guī)模甲醇工藝設計并作應用基礎研究為目的，對具有不同特點的工藝進行分析和理論總結，對流程加以改進，提高產品質量、提高裝置的能力。2) 利用所建立的單元操作模型，對不同的甲醇精制系統(tǒng)做詳細的分析，用模擬軟件進行模擬，考察不同的工藝流程的特點以及分離效果和能耗指標。4) 從建立甲醇精餾系統(tǒng)工藝包的高度，對甲醇精餾系統(tǒng)的設備因素加以考慮，選擇合適的塔設備以及相應的塔內件等等，并對塔內壓降進行計算，使之滿足設計需要。H2O合計100注：精餾工段產品為精甲醇，%(重量百分含量)。年工作日按330天計，則精甲醇每日，每小時產量為 =909噸/日=每小時所需粗甲醇的量 = 預塔物料衡算 圖21 入料（以小時計） 粗甲醇： Kg/h通過各組分質量分數(shù)計算各組分的量：Mi=M總Wt%例：CO2的量 %=709(Kg/h） 依此計算其它組分的量列表如下 表22組分CO2 CH3OHCH3OCH3 C2H5OH C4H9OHH2O N2＋Ar百分數(shù)（%） 組分量（Kg/h）709一般來說， 粗甲醇進入預塔的水含量在20%左右為最佳，本設計采用水含量11%，則設加水為m t/h(m+)/(+m)=11%得 m= t/h堿液：， Kg 92%的NaOH，則耗5%堿液量= t/h塔頂出料：表23組分CH3OCH3N2＋ArCO2組分量（Kg/h）709塔釜出料:表24組分甲醇乙醇丁醇水軟水組分量（Kg/h）310 出料總計 ++709+++++310 = （Kg/h)其中，汽相：： 加壓塔的物料衡算 因為堿液和軟水最終以廢液排出，對物料衡算沒有影響，這里就不加入計算。水的摩爾質量 MH2O=18 kg/mol。丁醇的摩爾質量 MC4H9OH=74 kg/mol。采用作圖法求最小回流比。（3） 精餾段理論板層數(shù)Nmin=—1=—1=前已查出= 即= 得N=由全塔效率為52%得 實際板層數(shù)ET= NP==23精餾段實際板層數(shù) NP‘==10 精餾塔的工藝條件及有關物性數(shù)據(jù)的計算以精餾段為例進行計算。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應大于板間距，設計中通常取塔頂間距為（~）HT。2）塔底空間塔底空間指塔內最下層塔板到塔底間距。3）人孔對于D1000mm的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔6~8層塔板設一人孔。4）塔高H=（n－nF－nP－1）HT+nFHF+nPHP+HD+HB+H1+H2式中 H —— 塔高，m；n ——實際塔板數(shù)；nF ——進料板數(shù)；HF ——進料板處板間距，m。HD ——塔頂空間高度，m；HB ——塔底空間高度，m；H1 ——封頭高度，m；H2 ——裙座高度，m；H=（23－1－3－1）++++++= m 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計算因塔徑D=，可選用雙溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。 塔板布置（1）塔板的分塊因D，故塔板采用分塊式，分為6塊。 漏液漏液點氣速=實際孔速 穩(wěn)定系數(shù)為 故本設計中無明顯漏液。 塔板負荷性能圖 漏液線由操作范圍內，取數(shù)個LS值，計算VS值，得下表LS,m3/sVS,m3/s由上表可作漏液線1 液沫夾帶線以eV=，求VS——LS由故整理得 操作范圍內任取數(shù)個LS值，計算VS，作表LS,m3/sVS,m3/s由上表作液沫夾帶線2 液相負荷下限線對于平直堰，取堰上液層高度How=。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。 進料管板式塔中進料管常選用圖1中的缺口式、彎管式噴灑器結構，直接引到塔盤上的受液盤上，當進料管離塔盤較遠時，可設置緩沖管。通道管尺寸見表2引出管公稱直徑dN20253240507080100125150200250通道管規(guī)格無縫鋼管1334219627383258卷焊管內徑200250300350400 進氣管進氣管的裝配位置由工藝條件確定。但均應設置在最高液面之上，避免液體淹沒氣體通道。圖（a）和（b）是2側進氣管結構，出口處設置斜切口或擋板結構是為改善氣體分布。圖（d）所示，是帶有氣孔的氣體分布管，管上開有三排出氣小孔，使進塔氣體分布均勻。 圖2 通道管 圖 3 常用進氣管結構 圖 4 切向進氣管結構當進塔物料為氣液混合物時，為了使物料經過氣液分離后，再參與化工過程，一般可采用切向進氣管結構，如圖4所示，即為一塔內裝有氣液分離擋板的切向進氣管。 接管計算(1)進料管進料管的結構類型很多，有直管進料管、彎管進料管、T形進料管。F=12t/h=, =則體積流量 管內流速則管徑取進料管規(guī)格Φ45 則管內徑d=39mm進料管實際流速(2)回流管采用直管回流管，回流管的回流量塔頂液相平均摩爾質量,平均密度則液體流量取管內流速則回流管直徑可取回流管規(guī)格Φ32 則管內直徑d=27mm回流管內實際流速(3)塔頂蒸汽接管塔頂蒸汽密度塔頂汽相平均摩爾質量則整齊體積流量：取管內蒸汽流速則可取回流管規(guī)格Φ2197 則實際管徑d=205mm塔頂蒸汽接管實際流速(4)釜液排出管塔底w=平均摩爾質量體積流量：取管內流速則可取回流管規(guī)格Φ38 則實際管徑d=33mm塔頂蒸汽接管實際流速(5)塔釜進氣管V′= 相平均摩爾質量塔釜蒸汽密度塔釜汽相平均摩爾質量則塔釜蒸汽體積流量：取管內蒸汽流速則可取回流管規(guī)格Φ20010 則實際管徑d=180mm塔頂蒸汽接管實際流速(6)法蘭 由于常壓操作，所有法蘭均采用標準管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應法蘭。第四章 圖紙 甲醇精餾工段的物料流程圖見附圖一 常壓塔的控制流程圖見附圖二 常壓塔的設備圖見附圖三 見附圖四總結 本設計通過分析比較單塔、雙塔、三塔、四塔的甲醇精餾工藝過程，顯示了四塔精餾的優(yōu)越性,因此選擇四塔流程應用于此設計，從工藝設計過程中對甲醇精餾得到了更近一步的認識,著重研究了常壓塔的工藝及ASPEN PLUS模擬分析。并且使我對所學習的有關化學工程技術方面的知識有了進一步的理解，對化學工程設計的各個環(huán)節(jié)有了更加深入的認識。RADFRACE的模擬為全流程模擬建立了開始,以期能深化對甲醇精餾的認識,指導甲醇精餾生產。在設計過程中需要寫有關甲醇精餾的英文翻譯、文獻的查閱整理、CAD繪制相關工藝流程圖、設備圖、設備布置圖等以及應用軟件模擬流程的物料衡算。因此，通過本次設計鍛煉了我的分析問題、解決問題能力，在設計中遇到了一些問題，體現(xiàn)了自己專業(yè)知識的不足。致 謝本次畢業(yè)設計是在陳老師悉心指導下完成的。陳老師工作嚴謹、為人和善，從她嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和平時的為人處事中，我學到了很多。和我同組的同學劉凱、劉麗、陳猛和趙宏哲對我?guī)椭埠艽?，在此一并表示感謝！最后感謝大學四年來對我有過幫助和教育所有的老師，是他們讓我掌握了扎實的專業(yè)知識。是我永遠不會忘記、學院永遠