摘要：本設(shè)計(jì)是關(guān)于甲醇精餾的工段及其預(yù)塔設(shè)備的設(shè)計(jì)，文中著重介紹了四塔流程。按照課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上的要求，文中具體容包括：甲醇及精餾的相關(guān)容；甲醇精餾流程介紹；精餾全流程的物料衡算和能量衡算；Aspen對(duì)全流程的模擬及分析以及Radfrac模塊中的TraySizing對(duì)加壓、常壓、回收塔的尺寸設(shè)計(jì)；預(yù)精餾塔的塔設(shè)備計(jì)算及塔附件選型等。關(guān)鍵詞：甲醇；精餾；四塔流程；AspenPlus流程模擬Abstract:Thisdesignisaboutthemethanoldistillationsectionandthepreliminarydesignoftowerequipment,thispaperemphaticallyintroducesthefourprocesses.Accordingtotherequirementsofthecurriculumdesigntaskbook,inthispaper,theconcretecontentincludes:methanolanddistillationoftherelatedcontent;Themethanoldistillationprocessisintroduced;Distillationprocessofmaterialbalanceandenergybalance;AspensimulationandanalysisofthewholeprocessandtheTraywasRadfracmoduleSizingonthesizeofthepressure,normalpressure,recoverytoweroftherectifyingcolumntowerequipmentaccessoriesselectioncalculationandtower,etc.Keywords:Methanol;distillation;Four-columnprocess;AspenPlusprocesssimulation. 具有與乙醇相似的氣味，其一般性質(zhì)列于表1-1。甲醇的密度、粘度和表面有的能電離的雜質(zhì)，如胺、酸、硫化物和金屬等。工業(yè)生產(chǎn)的粗甲醇和水以及許多有機(jī)液體如乙醇、乙醚等無(wú)限地混合，但不能與脂肪族烴類(lèi)相混合。它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物質(zhì)，因此，只有用特64.5℃~64.7℃12506N醛4上合成甲醇幾乎全部采用一氧化碳加壓催化加氫的方法，工藝過(guò)程包括造氣、合成凈化、甲醇合成和粗甲醇精餾等工序。甲醇有很多用途，它是生用作涂料、清漆、蟲(chóng)膠、油墨、膠黏劑、染料、生物堿、醋酸纖維素、硝模集成電路工藝技術(shù)。用作分析試劑，如作溶劑、甲基化試劑、色譜分析試劑。用于電子工業(yè)，常用作清洗去油劑。通常甲醇是一種比乙醇更好的溶劑，可以溶解許多無(wú)機(jī)鹽。也可以從甲醇出發(fā)合成乙烯和丙烯，代替石油生產(chǎn)乙烯和丙烯的原料路線。由于甲醇用途廣泛，屬于大噸位產(chǎn)品，近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。中國(guó)具有富煤、缺油、少氣的能源資源特點(diǎn)，因地制宜地利用煤或者天然氣為原料合成甲醇，進(jìn)一步發(fā)展有機(jī)化學(xué)工業(yè)和燃料而死亡。慢性中毒反應(yīng)為：眩暈、昏睡、頭痛、耳鳴、現(xiàn)力減退、消化障成雙目失明，飲入量大造成死亡。甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。其原理是，甲醇本身無(wú)毒，而代謝產(chǎn)物有毒，因此可以通過(guò)抑制代謝的方法來(lái)解毒。甲醇和乙醇在人體的代謝都是同一種酶，而這種酶和乙醇更具親干粉、1211、抗溶泡沫、霧狀水滅火，以使用大量水發(fā)生泄漏，救護(hù)人員首先必須切斷所有火源，戴好防毒面具與手套，用水本三菱瓦斯等均開(kāi)發(fā)出了自己獨(dú)特的精餾技術(shù)。在倡導(dǎo)節(jié)約能源的當(dāng)今社會(huì)，低壓法是一種主要的現(xiàn)代甲醇合成生產(chǎn)工藝。據(jù)說(shuō)，利用能夠代表國(guó)據(jù)了至少70%，現(xiàn)在擁有最高生產(chǎn)能力的單一我國(guó)的精餾技術(shù)也在逐年改進(jìn)，產(chǎn)品甲醇的質(zhì)量也相應(yīng)得目前，國(guó)甲醇精餾工藝主要分為雙塔精餾工藝、帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝和三塔精餾工藝。帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝需要對(duì)粗甲醇中的還原性物質(zhì)進(jìn)行處理后再精餾，工藝復(fù)雜，該工藝主要用于對(duì)甲醇質(zhì)量要求相當(dāng)嚴(yán)格的場(chǎng)合。由于雙塔精餾和三塔精餾工藝完全能夠保證工業(yè)上對(duì)精甲醇質(zhì)量的要求，因此一般不必采用帶高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝。目前我段在加壓精餾塔和常壓塔中完成，主要獲得精甲醇；預(yù)塔精餾塔底餾分送入加壓精餾塔，加壓精餾塔頂?shù)臍庀噙M(jìn)入冷凝器，利用加壓塔和常壓塔塔冷凝后的精甲醇進(jìn)入回流罐，一部分作為加壓精餾塔回流，一部分作為精甲醇產(chǎn)品出裝置；加壓精餾塔主要有兩個(gè)作用：為常壓精餾塔塔提供熱源及獲得部分高純度精甲醇。加壓精餾塔塔底餾分再進(jìn)入常壓精餾塔，通過(guò)常壓精餾塔獲得絕大部分的精甲醇產(chǎn)品。第三階段為甲醇回收系統(tǒng)，既要控制回收的精甲醇質(zhì)量，還要控制塔底廢水中總醇含量要求，塔底廢水送T03—常壓精餾塔；T04—回收精餾塔精餾塔操作的基本要求是在連續(xù)穩(wěn)態(tài)和最經(jīng)濟(jì)的條件下處理更多的原Dw通常，對(duì)特定的精餾塔和物系，保持精餾穩(wěn)態(tài)操作的條件是：①穩(wěn)定；②進(jìn)出塔系統(tǒng)的物料平衡和穩(wěn)定；③進(jìn)料組成和熱狀況穩(wěn)定；④回流比穩(wěn)定；⑤再沸器和冷凝器的傳熱條件穩(wěn)定；⑥塔系統(tǒng)與環(huán)境間熱穩(wěn)定等。由此可見(jiàn)，影響精餾操作的因素十分復(fù)雜，一下就其中主要因素予以保持精餾裝置的物料平衡是精餾塔穩(wěn)定操作的必要條件。根據(jù)全塔物DwDwFTDw組分的量不平衡，必然導(dǎo)致塔組成變化，操作波動(dòng)，使操作不能達(dá)到預(yù)期來(lái)調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品的質(zhì)量，直接關(guān)系著塔各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。回流比增大時(shí)，精餾段和提留段傳質(zhì)推動(dòng)力均增加，因此在一定的精餾段理論塔板數(shù)下餾出液組成變大，釜?dú)堃航M成變小。反之，當(dāng)回Dw蒸汽量及下降液體量均增加，若塔汽液負(fù)荷超過(guò)允許值，則應(yīng)減小原料液F位置下進(jìn)料。如進(jìn)料狀況改變而進(jìn)料位置不變，必然引起餾出液和釜?dú)堃壕s塔的產(chǎn)品質(zhì)量通常是餾出液及釜?dú)堃旱慕M成達(dá)到規(guī)定值。生產(chǎn)中F予以調(diào)節(jié)控制。在一定的壓強(qiáng)下，混合物的泡點(diǎn)和露點(diǎn)都取組成，因此可以用容易測(cè)量的溫度來(lái)預(yù)示塔組成的變化。對(duì)于餾出液和釜?dú)堃阂灿袑?duì)應(yīng)的露點(diǎn)和泡點(diǎn)，通常可用塔頂溫度反映餾出液組成，用塔底溫度反映釜?dú)堃航M成。但對(duì)高純度分離時(shí)，在塔頂（或塔底）相當(dāng)一段高度，溫度變化極小。對(duì)高純度分離時(shí)，一般不能用測(cè)量塔頂溫度來(lái)控制塔分析塔沿塔高的溫度分布可以看到，在精餾段或提留段的某塔板上溫度變化最顯著，也就是說(shuō)，這些塔板的溫度對(duì)于外界因素的干擾反映最為靈敏，通常將它稱(chēng)之為靈敏板。因此生產(chǎn)上常用測(cè)量和控制靈敏板的溫度引起塔溫的波動(dòng)，如不及時(shí)調(diào)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致精甲醇的質(zhì)量不控制一定的靈敏板溫度與之相適應(yīng)。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。但是預(yù)精餾后的含水甲醇中，甲醇濃度總會(huì)有些小幅度波動(dòng)。不論是其中甲醇濃度增加或降低，都會(huì)造成塔物料不平衡，形成輕組分下降或重組分上升，引這時(shí)，在回流比仍屬適宜的情況下，只需對(duì)精甲醇的采出量稍作調(diào)節(jié)，就則需適當(dāng)改變其進(jìn)料板的位置，或是改變回流比，才能保證粗甲醇的分離效率。當(dāng)合成催化劑后期生產(chǎn)的粗甲醇進(jìn)行蒸餾時(shí)，有時(shí)為確保精甲醇的流程模擬就是將一個(gè)由許多個(gè)單元過(guò)程組成的化工流程用數(shù)字模型進(jìn)行描述，并且在計(jì)算機(jī)上通過(guò)改變各種有效條件得到所需要的結(jié)果，如操(2)嚴(yán)格法模型：MultiFrac(嚴(yán)格法多塔精餾模型)、PetroFrac(嚴(yán)格法分餾塔)、RateFrac(精餾的核算與設(shè)計(jì)模型)、Extract(嚴(yán)格萃取塔模多級(jí)氣一液精餾操作，可用于一般精餾、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取和共沸蒸餾。適用于兩相系統(tǒng)、窄沸程和寬沸程系統(tǒng)以及液相具有強(qiáng)的非理想程度系統(tǒng)。其構(gòu)成包括任意組輸人、任意組側(cè)線、任意組加其它如側(cè)線出料、加熱器和再沸器的熱負(fù)荷、蒸氣組分初值、塔板效Feedstage（進(jìn)料板）的數(shù)值，考慮到實(shí)際情況，用以上值乘一適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)做為實(shí)際四塔的模擬數(shù)據(jù)，結(jié)合物料恒算的結(jié)果運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊中的TraySizing經(jīng)過(guò)aspen軟件的模擬，并且對(duì)加壓塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可知加壓運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊經(jīng)過(guò)aspen軟件的模擬，并且對(duì)甲醇常壓塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可知運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊經(jīng)過(guò)aspen軟件的模擬，并且對(duì)甲醇回收塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可TemperatureCMassFlowkg/hrMassFlowkg/hrTemperatureCMassFlowkg/hrMassFlowkg/hrTemperatureCMassFlowkg/hrMassFlowkg/hr 0.0004552. TemperatureCMassFlowkg/hrMassFlowkg/hr 188.850第三章預(yù)精餾塔工藝設(shè)計(jì)及其附件選型根據(jù)物料衡算和給定的工藝參數(shù)，進(jìn)行塔設(shè)備計(jì)算是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的N=44TFMv=43.33kg/kmolLLL求塔徑DT指最上層塔板與塔頂間距。有利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，通常取BpH—設(shè)人孔處的板間距，mm；pH—封頭高度，m；1H—裙座高度，m2FH—進(jìn)料板處板間距，m;FH—塔頂空間高度，m；D故H=19.35+0.72+7×0.6+0.01+3+0.9+2.4=26.3為維持塔板上有一定高度的流動(dòng)液層，必須設(shè)置溢wwdfHTHTlwWdWcRxD3.1.5.1堰長(zhǎng)lw對(duì)單溢流一般取l為（0.6-0.8)Dw取l=0.67×3=2.01mw3.1.5.2溢流堰高度hww由h=h-h選用平直堰，堰上液層高度h，本塔取板上清液層高度h=0.07m1wdf故A=7.065m2A=0.0752×7.6065=0.53m2dS00取閥孔動(dòng)能因子F=10，求孔速u(mài)，即u=Fo00式中F—?dú)怏w通過(guò)閥孔時(shí)的動(dòng)能因數(shù)，kg1/2/(s.m1/2)00vsS取用一橫排孔心距t=75mm=0.m，分析鼓泡區(qū)閥孔的幾何關(guān)系可知，tat塊式，而各分塊板的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距LLm液柱pppLpppdTZL），F(xiàn)vv線，則在操作圍任意取三個(gè)L值，以此列出表3.2S123123Vs(m3/s)vvvv取堰上液層高度h=0.006m作為液相負(fù)荷下限條件，依h的計(jì)算出L按上述方法進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算后，還應(yīng)繪出塔板的負(fù)荷性能圖，以檢①任務(wù)規(guī)定的汽、夜負(fù)荷下操作P(設(shè)計(jì)點(diǎn))，處于適宜操作區(qū)的Tw/m3組成雙效精餾以節(jié)省能量并分離出絕大部分精甲醇。回收塔的作用是回收過(guò)回流比、餾出量和進(jìn)料位置進(jìn)行靈敏度分析從而優(yōu)化分離效果，實(shí)現(xiàn)了粗甲醇四塔精餾生產(chǎn)高頓度甲醇的工藝參數(shù)，為甲醇四塔精餾系統(tǒng)的進(jìn)一