年产5万吨甲醇双塔精馏工艺设计毕业论文(编辑修改稿)

年产5万吨甲醇双塔精馏工艺设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

点为： 节约能耗、简单、容易控制、 投资省、建设周期短、装置简单、操作简单和便于管理。 其缺点为精馏的甲醇含乙醇量较高 [9]。 双塔精馏甲醇工艺的简单介绍 该流程为我国以前老的甲醇装置中采用是较广的一种精馏流程。 精甲醇 先经预精馏塔 ,经预精馏后的含水甲醇直接由泵输送经热交换器后再至主精馏塔 ,最终在主精馏塔将甲醇与水、重组份及残余轻组份进行有效分离 得到精甲醇 产品 [10]。 生产实践证明双塔精馏流程简单、操作方便、运行稳定 ,能满足甲醇生产要求 ,其具体工艺流程如下图 [11]： 5 双塔精馏工艺流程简图 该工艺主要是由主精馏塔以及预精馏塔组成。 首先将粗甲醇流入预精馏塔中，其实质是萃取精馏塔，在其塔顶以及回流槽中加入一定水作萃取剂，以脱除粗甲醇中所包含的非水溶性杂质。 再将通过轻馏分后的预后甲醇放入精馏塔中，以将甲醇、水以及高沸点杂质完全分离开来。 另外为了将粗甲醇中的酮以及高级醇完全、彻底脱离出来，需在主精馏塔中设置一条侧线，并通过管线形式将杂质水排出。 在该过程中需注意一点，要确保主塔塔底温度高于 104176。 C，同时也要保证主塔塔底残液的实际 pH 值控制在 79 范围内。 去除杂质后，可在主塔上部或者是回流液中获得约为 %纯度的精甲醇。 精馏之后的甲醇便可应用于工业生产中 [12]。 6 第 二 章 物料及热量的衡算 甲醇的精馏的目的是实现甲醇与水的分离， 需要 通过物料衡算及热量衡算，选取合适粗甲醇的进料量、热蒸汽和冷凝水的流量，更好实现能量循环利用，达到节能的作用。 物料衡算 预塔物料衡算 （ 1）已知条件： 精甲醇年产 5 万吨，粗甲醇中含甲醇 %，回收率为 96%，年工作日按 300 天机算，则： 组分名称 甲醚 Ar 异丁醇 组成 5 = = （ 2）入料 本设计比 轻的按 计算，比 重的按 计算 粗甲醇入料量： 其中： 二甲醚： 甲醇： 7 水： 碱液 每吨精甲醇耗 ,则耗 2%碱液量 碱液中的水： 蒸汽冷凝液量以入料甲醇计： 从主塔回流液中来的初馏物以入塔粗 2%计： （ 3）出料 二甲醚 预后甲醇（不考虑滴漏或放空微量损失），含： 甲醇： 占 水： 占 碱液： 占： 从主塔来的初馏物： 占 综合上述各项，预后甲醇的总质量为 主塔物料衡算 （ 1）入料量 1）预后甲醇为： 2)回流液量取回流比 ，（回流比的确定：甲醇 二甲醚 水 ）则 8 （大于 %范围内） 选择泡点进料： 查表得： 取最大： 则回流液量为 ，则： （ 2）出料量 1)高沸点物采出量（其中：甲醇含，重组分占），所以无高沸点采出物 2）从主塔回流液中采出预塔入料量到预塔收集槽，计算时以甲醇计： 3）残液排放，包括水、碱、甲醇及高沸点物等，其中甲醇含 ，计算时以水计：设残液量为，则： 4）成品甲醇： 9 热量衡算 预塔热量衡算 （ 1）目的 根据预塔平衡计算热量平衡，求出预塔锁好的蒸汽剂冷凝水量。 （ 2）已知条件 粗甲醇和碱液入料温度为 ，塔顶甲醇蒸汽温度为 ，回流液温度为，排出残液温度为。 1） 预塔收入热 2） 入料代入显热（假定粗甲醇与碱液为入料） 3） 回流液带入热 4） 蒸汽放出潜热 （ 3）预塔支出热 1）预塔甲醇带出热 2）塔体热损失 3）塔顶蒸出汽带出热（不包括潜热和显热） （ 4）计算数据 查表得： 粗甲醇混合比热： 预后甲醇混合比热： （在计算过程中碱液以水计） （ 5）收入热（ ） 10 QR=预塔回流比取 （回流液 /出料量）则 其中，加入的蒸汽冷凝液量为 ，从主塔来初馏物为。 所以，被预塔冷凝器冷凝下来液体为： 待定： （ 6）支出热（排除残液温度 ） 1) 2） 以入热计，即： 3） 塔顶气体组成 则二甲醚含量为 甲醇汽化潜热 = ，二甲醚沸腾，故意气体的形式存在于粗甲醇中，受热时解吸，无相变，故不考虑相变。 11 解得： （ 4）预塔耗蒸汽量计算 塔釜蒸汽压力为，好蒸汽潜热为 ( ） ,所以，用蒸汽量： 每吨粗甲醇耗蒸汽量： （ 5）耗冷却水量的计算 从预塔蒸馏出来的甲醇蒸汽含轻馏分和初馏分，进入预塔冷凝器。 通过冷却水量控制冷却温度，达到分离甲醇轻馏分和初馏分的目的。 甲醇初馏物作为回流液返回系统，轻馏分以气态形式放空。 预塔冷凝器物热框图如下图所示。 50176。 C 轻馏分放空 50176。 C 65176。 C 塔冷凝器物热框图 12 1） 热量衡算 由预热塔热量衡算可知： 2)冷却用水量 物料带入热与物料带出热之差，余热量用水冷却。 冷却水进入冷凝器温度 25176。 C，出冷凝器温度为 40176。 C，则用水量 3)每吨粗甲醇耗冷却水量： 主塔热量衡算 （ 1）目的 根据主塔物料平衡计算热量平衡，求出主塔精馏过程中所耗蒸汽及冷却水量。 （ 2）带入热量 待定 （ 3）带出热 13 以代入热量计，所以： 得到 （ 4）主塔耗蒸汽量计算 主塔热量衡算可知： 需 蒸汽量：水蒸气潜热为 （ 2138KJ/Kg）： 每吨粗甲醇消耗蒸汽量： 所以主、预塔总的蒸汽消耗量： 主、预塔每吨粗甲醇耗蒸汽量： （ 5）冷却水用量的计算 冷却水用量包括冷凝器、精甲醇冷却器及整个精馏过程耗用冷却水量的计算： 1） 主塔冷凝器冷却水用量 从主塔捂热及主塔冷凝器的物热框图，主塔冷凝器的换热量为进冷凝器的气体与出冷凝器液体热量之差，其中不凝性气体放空，所以计算时和工程损失一起考虑，为总入热的 5%计 [12]。 不凝器 14 冷却水 50176。 C 回流 塔顶甲醇蒸汽 去预馏塔 主塔冷凝器物热图 冷却水用量 ，冷却水进入冷凝器温度为 ，出冷凝器温度为 ,所以： 每吨粗甲醇耗冷却水量： 2）成品精甲醇冷却水用量 成品精甲醇带入热 精甲醇带出热 热损失 所需冷却水量： 15 每吨粗甲醇耗冷却水量： （ 6）整个精馏过程中耗水量，每吨粗甲醇耗水量 整个精馏过程中消耗冷却水量 每吨粗甲醇耗水量： (7)原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量为： 水的摩尔质量为： (8)原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 则可知： 原料的处理量： 16 根据回收率： 则有： 由总物料衡算： 以及： 得出： 表 1 主要计算数据汇总 精甲醇产量 粗甲醇产量 粗甲醇入料量 水量 原料液的摩尔分率 馏出液的摩尔分率 残液中摩尔分率 回流比 残液馏出量 原料液馏出量 再沸器热负荷 冷凝器热负荷 17 第三 章 塔内物料有关物性数据的计算 为了便于选取精馏塔的类型，计算塔体厚度、精馏塔的直径，精馏塔塔高和塔体内件设计需要对物料的操 作压力、操作温度、平均摩尔质量、平均密度、平均表面张力进行计算 [13]。 操作压力的计算 [14] 设每层塔压降：（一般情况下，板式塔的每一个理论级压降约在 ） 进料板压力： 精馏段平均压力： 塔釜板压力： 提馏段平均压力： 操作温度的计算 查表可得： 安托尼系数 A B C 10~168 16~91 的安托尼方程 [15]： 的安托尼方程： 18 由泡点方程式差可得：当 同理可求出： 时。