年產(chǎn)20萬噸甲醇精餾工藝設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-2"\h\u12917摘要 210052ABSTRACT 325255第一章綜述 4143302.1加壓精餾塔工藝計(jì)算 8252702.2常壓精餾塔工藝計(jì)算 11242792.3回收精餾塔工藝計(jì)算 1516427第三章設(shè)備選型 2016500第四章車間布置 22249363.1廠房布局 22287893.2設(shè)備布置的設(shè)計(jì) 2281933.3水電氣管線布局 229206第五章甲醇生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染及處理 2397891、廢氣的來源及處理 23253822、廢水的來源及處理 23221763、廢渣的來源及處理 23摘要甲醇是重要的化工原料之一，它主要用于甲醛的生產(chǎn)制造，當(dāng)然作為甲基化劑，還可以用來生產(chǎn)其它多種化工產(chǎn)品。除此之外，它還是性能良好的能源和車用燃料，所以這就意味著，作為未來的候補(bǔ)燃料之一，社會(huì)對(duì)它有十分巨大的需求量，故大量而且合格甲醇的生產(chǎn)十分有意義。但是在甲醇的實(shí)際生產(chǎn)中，由于粗甲醇產(chǎn)品中大量雜質(zhì)的影響使產(chǎn)品甲醇的質(zhì)量大大降低，因此在甲醇的生產(chǎn)中，精餾系統(tǒng)是極為重要且關(guān)鍵的部分。改進(jìn)和優(yōu)化甲醇的精制工藝，節(jié)省精餾過程的能量，并且提高產(chǎn)品甲醇的質(zhì)量等等，它們都是推動(dòng)甲醇生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。通過多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，我國(guó)普遍采用的甲醇雙塔精餾工藝雖然具有流程簡(jiǎn)單、操作方便和運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但存在能耗高的缺陷。本文就以甲醇精餾提高產(chǎn)量、節(jié)能降耗為目的，以兗礦國(guó)宏年產(chǎn)50萬噸甲醇的現(xiàn)有精餾工藝為基礎(chǔ)，進(jìn)行過程模擬計(jì)算和優(yōu)化，即主要是從工藝的角度對(duì)生產(chǎn)過程和主要設(shè)備進(jìn)行了物料衡算、塔設(shè)備簡(jiǎn)捷法計(jì)算及熱量衡算等工藝計(jì)算，并針對(duì)目前運(yùn)行的系統(tǒng)提出了合理的優(yōu)化建議，然后根據(jù)優(yōu)化建議制定出改造方案，從而使甲醇產(chǎn)量顯著提高，并為甲醇精餾的節(jié)能降耗提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：甲醇精餾；過程模擬；改造優(yōu)化；提高產(chǎn)量；節(jié)能降耗

ABSTRACTMethanolisanimportantchemicalrawmaterials,itismainlyusedinformaldehydeproduction,butasamethylatingagent,canalsobeusedfortheproductionofavarietyofotherchemicalproducts.Inaddition,itisthegoodperformanceoftheenergyandthecarusesfuel,soitmeansthat,asthefutureofthealternatefuel,societytohavegreatdemand,solargeandqualifiedmethanolproductionisverymeaningful.Butintheactualproductionofmethanolincrudemethanol,dueinagreatlotofimpurityeffectsmakemethanolproductqualityaregreatlyreduced,thusintheproductionofmethanol,rectificationsystemisextremelyimportantandcriticalpart.Improvementandoptimizationofmethanolpurificationprocess,savetheenergyofdistillationprocess,andimprovetheproductsofmethanolqualityandsoon,theyarepromotingthefurtherdevelopmentofmethanolproductionanimportanttechnicallink.Throughyearsofpractice,ourcountryusesgenerallymethanoldistillationprocessalthoughTwinTowershastheadvantagesofsimpleprocess,convenientoperationandstableoperationhastheadvantagesofhighenergyconsumption,buttheexistenceofdefects.Thispapertomethanoldistillationyieldimprovement,energyconservation,takeYankuangGuohong,anannualoutputof500000tonsofmethanoldistillationprocessbasedonexisting,processsimulationandoptimization,whichismainlyfromtheangleoftechnologyonproductionprocessandmainequipmentforthematerialbalance,towerequipmentsimplecalculationandheatbalancecalculationprocesscalculation,andtheoperationofthesystemputforwardreasonablesuggestionstooptimizetheformulation,thenaccordingtotheoptimizationsuggestionsofreformingscheme,sothatthemethanolyieldincreasedsignificantly,andformethanoldistillationenergysavingprovidesbasis.Keywords:methanoldistillation;processsimulation;optimization;yield;energysaving

第一章綜述1.1概況1.1.1甲醇的性質(zhì)和用途甲醇為無色透明液體，又叫木醇，易揮發(fā)，略帶酒精氣味，屬于最簡(jiǎn)單的一種飽和醇，是甲基氫氧化物?；瘜W(xué)式：CH3OH。很早之前，人類通過對(duì)木材進(jìn)行干餾可以得到甲醇，所以又稱木精或木醇。甲醇的物理性質(zhì)：熔點(diǎn)為-97.8℃、沸點(diǎn)65℃、密度0.7915gcm-3（常溫下），能以任意比例和水混溶，還能和其他很多有機(jī)溶劑互溶。甲醇劇毒，誤食5～10ml令人雙目失明，超過30ml會(huì)致人死亡。甲醇易燃燒，蒸汽與空氣能形成爆炸性混合物，爆炸極限：6.0～36.5%（體積百分?jǐn)?shù)），所以，空氣中允許的甲醇蒸汽含量最高為5mgm3，甲醇燃燒的生成產(chǎn)物是水和二氧化碳，還會(huì)放出大量熱。工業(yè)上生產(chǎn)甲醇的方法主要是煤炭間接液化，先將煤炭在氣化爐內(nèi)不完全燃燒，生成以氫氣和一氧化碳為主的粗煤氣，然后在甲醇催化劑的作用下產(chǎn)出甲醇。甲醇在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，可以用來生產(chǎn)甲醛、合成橡膠、甲胺、對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有機(jī)化工產(chǎn)品，可以和汽油配比摻燒或代替汽油作為動(dòng)力燃料以節(jié)約石油資源，而且還用來合成甲醇蛋白。甲醇作為有機(jī)溶劑使用，還有比較優(yōu)越的性能，通過ZMS-5分子篩催化劑將甲醇轉(zhuǎn)變?yōu)槠鸵呀?jīng)工業(yè)化，這為固體燃料向液體燃料的轉(zhuǎn)化開辟了重要途徑。甲醇和一氧化碳、氫氣在一定條件下可以生成乙醇。再者甲醇可以通過聚合、裂解反應(yīng)脫水制得烯烴。隨著石油資源的日漸枯竭，甲醇可以替代多種化工原料，這對(duì)世界能源的節(jié)約和結(jié)構(gòu)的改變，做出了巨大的貢獻(xiàn)。以甲醇為首的化工產(chǎn)業(yè)鏈條不斷地延伸，必將成為化工領(lǐng)域中不可缺少的一部分。1.1.2甲醇精餾工藝的發(fā)展概況1.生產(chǎn)流程描述一般情況下甲醇精餾過程可以分為兩個(gè)階段，首先是預(yù)精餾階段，其次是主精餾階段。預(yù)精餾階段主要是通過萃取精餾首先脫除粗甲醇中某些高級(jí)烷烴，粗甲醇中的二甲醚等比甲醇輕的有機(jī)雜質(zhì)可以在預(yù)精餾塔頂部排出。塔底部的出料被送到主精餾塔的進(jìn)料位置．主精餾塔頂部可以采出甲醇產(chǎn)品，塔底部的廢液送污水處理工段，塔下部裝有側(cè)線，可以采出雜醇油。隨著煤化工產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，甲醇行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也變得異常激烈，尤其是隨著計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的普遍使用和甲醇精餾新技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，傳統(tǒng)的工藝裝置往往因?yàn)楹哪芨撸a(chǎn)效率低下，在市場(chǎng)上逐漸失去了競(jìng)爭(zhēng)力，因此技術(shù)創(chuàng)新和流程改革必將成為大勢(shì)所趨。2.典型的工藝流程甲醇的精餾工藝流程基本上大同小異，根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷以及對(duì)產(chǎn)品純度的要求不同，可做如下劃分：?jiǎn)嗡s工藝，兩塔精餾工藝，三塔精餾工藝與四塔精餾工藝。(l)單塔精餾工藝概述單塔精餾流程，粗甲醇通過一個(gè)塔精餾就可以采出精甲醇。在精餾塔中部進(jìn)料口位置加入粗甲醇，粗甲醇中的輕組分在塔頂蒸出，高分子的雜醇等重組分在精餾塔中下部通過側(cè)線采出，廢水從精餾塔底部排出，高純度的精甲醇產(chǎn)品在塔頂回流槽采出。(2)兩塔精餾工藝概述合成塔生產(chǎn)的粗甲醇首先進(jìn)入預(yù)精餾塔，預(yù)精餾塔壓力為常壓。為了盡可能多的除掉粗甲醇中的輕組分，同時(shí)減少塔頂不凝氣帶走的甲醇，塔頂設(shè)兩個(gè)不凝氣冷卻器，串聯(lián)使用。塔頂冷卻器冷凝后的液體大部分為甲醇和水，還有少量雜質(zhì)，這部分液體作為回流返回預(yù)精餾塔，沸點(diǎn)比較低的輕組分（如二甲醚等），還有少量的甲醇、水作為不凝氣在塔頂部冷卻器后放空，預(yù)精餾塔底部的甲醇則作為進(jìn)料，由泵加壓打入主精餾塔進(jìn)一步精餾。根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷不同，主精餾塔的壓力可以控制在0.1Mpa～0.7Mpa，通過塔頂回流槽采出就可以得到甲醇產(chǎn)品，塔底部的廢水中含有微量甲醇及少量雜醇，被泵送至污水處理工段。(3)三塔精餾工藝概述合成生產(chǎn)的粗甲醇進(jìn)入預(yù)精餾塔，粗甲醇中的不凝氣和輕組分在塔頂被蒸出，為了去除和甲醇沸點(diǎn)相近的雜質(zhì)組分，還要加入一定量的脫鹽水進(jìn)行萃取精餾，塔底部濃度比較低的粗甲醇由泵送至加壓塔。加壓塔操作壓力為0.5Mpa～0.7Mpa，塔頂回流槽中甲醇，部分經(jīng)泵打回加壓塔頂部作為回流使用，部分采出至精甲醇儲(chǔ)槽作為產(chǎn)品，塔底部的含水甲醇則作為進(jìn)料，由泵打入常壓塔進(jìn)一步處理。同理，常壓塔頂部回流槽中的精甲醇一部分作為回流返回常壓塔，一部分采出至精甲醇儲(chǔ)槽，與加壓塔的采出混合作為產(chǎn)品進(jìn)行儲(chǔ)存。三塔精餾流程設(shè)計(jì)比較科學(xué)，加壓塔頂部的甲醇蒸汽直接通過常壓塔底部的再沸器進(jìn)行冷凝，冷凝后的甲醇液回到加壓塔回流槽，這樣，不僅在流程上少了一臺(tái)換熱設(shè)備，減少了建設(shè)投資，而且在工藝上加壓塔節(jié)省了循環(huán)冷卻水，常壓塔節(jié)省了加熱用的蒸汽，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。(4)四塔精餾工藝概述四塔精餾流程主要包括預(yù)精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔和甲醇回收塔。合成塔生產(chǎn)的粗甲醇經(jīng)預(yù)熱后首先進(jìn)入預(yù)精餾塔，去除粗甲醇中的二甲醚、不凝氣等輕組分。為提高加壓塔和常壓塔精餾分離的效果，加入適量的萃取水。塔底部的重組分及含水甲醇通過底料泵送入加壓精餾塔，加壓精餾塔頂部蒸出的氣體物質(zhì)進(jìn)入常壓精餾塔底部的再沸器，在給常壓塔提供熱量的同時(shí)，也被常壓精餾塔底部的低溫甲醇溶液冷凝，冷凝后的液態(tài)甲醇直接送入加壓精餾塔回流槽，回流槽中的甲醇一部分當(dāng)做回流返回加壓精餾塔，根據(jù)回流槽的液位情況，適當(dāng)采出一部分送至精甲醇儲(chǔ)槽，作為產(chǎn)品進(jìn)行銷售；加壓塔底部甲醇溶液含有大量的水以及少量重組分，經(jīng)泵加壓送至常壓精餾塔，常壓精餾塔頂部回流槽中的甲醇，部分返回常壓精餾塔進(jìn)行回流，另一部分采出至產(chǎn)品儲(chǔ)槽，常壓塔底部溶液大部分為水，還有少量甲醇和重組分，為進(jìn)一步提高甲醇的提取率，這部分溶液打入甲醇回收塔進(jìn)一步精餾，在甲醇回收塔頂部也有回流槽，可根據(jù)回流槽中甲醇的質(zhì)量情況決定采出至精甲醇儲(chǔ)槽還是雜醇油儲(chǔ)槽，在回收塔中下部還有一路側(cè)線采出，用來采出高沸點(diǎn)的雜醇油，塔底部的合格廢水送往污水處理站進(jìn)行生化處理。3、工序任務(wù)本工序的任務(wù)就是脫除粗甲醇中的二甲醚等輕組分及水、乙醇等其它重組分，生產(chǎn)GB338—2004高純度級(jí)的精甲醇，經(jīng)中間貯罐送往甲醇罐區(qū)，同時(shí)副產(chǎn)雜醇油，不凝氣送往鍋爐房，廢水送往蠟回收槽回收蠟。4、裝置工藝特點(diǎn)在現(xiàn)階段，甲醇精餾裝置應(yīng)用比較多的的主要包括兩塔精餾工藝流程、三塔精餾工藝流程、四塔精餾工藝流程。因塔內(nèi)結(jié)構(gòu)和內(nèi)件的不同，大體上又分為塔板式精餾塔、填料式精餾塔和塔板、填料混合型精餾塔。精餾塔是甲醇精餾系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，塔內(nèi)部件又為甲醇溶液的熱量傳遞和物質(zhì)傳遞提供了一個(gè)重要的場(chǎng)所，目前大量使用的塔內(nèi)件主要有兩種，包括填料和塔板。在早期填料作為塔內(nèi)部件，應(yīng)用的比較普遍，主要原因是那時(shí)候的生產(chǎn)負(fù)荷低，精餾塔的直徑較小，所以對(duì)塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)和加工制造比較容易，現(xiàn)場(chǎng)安裝的時(shí)候施工難度小。近年來，隨著化工企業(yè)的快速發(fā)展，精餾裝置的生產(chǎn)負(fù)荷越來越高，與之相對(duì)應(yīng)的分離塔尺寸越做越大，同時(shí)也帶來一系列的問題，例如：塔內(nèi)嚴(yán)重的邊界效應(yīng)和溝流，使氣液分布不均，分離效果急劇下降。直徑兩米以上的精餾塔的分離效果已非常低。為了避開這些不利因素，人們又把目光轉(zhuǎn)向了板式塔，由于板式塔自身的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對(duì)加工制造要求較高，現(xiàn)場(chǎng)安裝精度要求高、施工難度大。所以又加快了人們對(duì)填料塔的研究，在解決了塔徑擴(kuò)大帶來的邊界效應(yīng)和溝流等一系列問題后，大型的填料塔在生產(chǎn)上又得到大量應(yīng)用。規(guī)整填料和散裝填料使用的最多。甲醇精餾裝置一般使用規(guī)整填料作為塔內(nèi)件，這直接決定了塔內(nèi)氣相和液相的分布，一般情況下氣體在填料內(nèi)分布的會(huì)比較均勻，液體容易偏流，造成分布不均。所以，填料塔內(nèi)又多了一個(gè)比較重要的內(nèi)件：積液分布器，可以很好地實(shí)現(xiàn)液體的均勻分布，使氣、夜兩相充分接觸。另外，積液分布器還具有抗堵塞、防液沫夾帶，阻力小、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。甲醇精餾采用四塔工藝，以規(guī)整填料作為塔的內(nèi)件，具有以下特點(diǎn)]：①、廢水中含甲醇量低，產(chǎn)品質(zhì)量好也比較穩(wěn)定；②、能源利用率高,比傳統(tǒng)的雙塔精餾裝置節(jié)能約25%；③、在操作上穩(wěn)定性比板式塔差一些，但操作靈敏性要高于板式塔；④、處理量高，分離效果好，能適應(yīng)不同負(fù)荷，而且工況也都比較穩(wěn)定；⑤、精餾過程包括共沸精餾、萃取精餾兩種工藝，使難分離的微量組分得到很好的去除和分離。

第二章甲醇精餾裝置的數(shù)值模擬與分析2.1加壓精餾塔工藝計(jì)算2.1.1物料衡算查資料得：M=30.19kg/kmolM甲醇=32kg/kmolM水=18kg/kmol進(jìn)料量F=ws=73729.8kg/h甲醇含量（質(zhì)量）Wt=86.9%水含量（質(zhì)量）Wt=13.1%，由于乙醇等雜質(zhì)含量低，在計(jì)算過程中可以不予考慮。摩爾含量單位：%進(jìn)料的摩爾流量甲醇的摩爾含量D=974.5434kmol/hW=1557.8065kmol/hXw=0.66按照物料平衡公式F=D+W可得：2442.1928×0.82=974.5434×XD+1557.8065×0.66TXD=0.9999進(jìn)料溫度tF（1013kPa）tF=108.1℃，取泡點(diǎn)進(jìn)料q=1塔頂溫度為tD=127.9℃在tF=108.1℃溫度下，按照安托因公式可得甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：水的安托因常數(shù)為A=7.1796，B=1698.754，C=223.6873。注：P。飽和蒸汽壓，KPa；t系統(tǒng)的溫度，℃。由公式得，水的飽和蒸汽壓=130.65kpa。甲醇的安托因常數(shù)為A=18.586.95，B=3626.55，C=-34.29注：P。飽和蒸汽壓，kpa.；T系統(tǒng)的溫度，K。由公式得，甲醇的飽和蒸汽壓=439.88kpa.選擇回流比R根據(jù)已知數(shù)據(jù)繪圖通過繪圖可得Rmin因?yàn)檫M(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，q線會(huì)和平衡線相交，所以，根據(jù)交點(diǎn)即可確定最小回流比圖1作圖法求最小回流比由經(jīng)驗(yàn)得：實(shí)際回流比應(yīng)是最小回流比的1.1～2.0倍，所以取Rmin=1.1×0.5839=0.6423因此，選擇回流比R為R=0.6385L=R×D=0.6423×974.5434=625.9492kmol/hL.=L+q*F=625.9492+1×2442.1928=3068.1420kmol/hV=1579.3150kmol/h表1物料衡算表2.1.2熱量衡算1.熱源的確定和冷卻介質(zhì)的選?、贌嵩吹拇_定精餾裝置熱源可以用熱空氣，也可以用水蒸汽。目前用的比較多的是飽和水蒸汽。因?yàn)轱柡退羝泻芏鄡?yōu)點(diǎn)：來源廣泛、不會(huì)使換熱器結(jié)垢、沒有腐蝕性，換熱系數(shù)高，比熱容大，流量容易調(diào)節(jié)，可以精確地控制精餾塔的溫度。本裝置選用壓力1.0MPa，溫度180℃的低壓飽和蒸汽作為熱源，我公司1.0MPa的低壓飽和蒸汽由氣化工段余熱副產(chǎn)所得，不但成本低，而且產(chǎn)汽量也比較大，完全能夠滿足精餾的用量。②冷卻介質(zhì)的選取化工企業(yè)通常使用的冷卻介質(zhì)有水、空氣、丙烯、液氨、氟利昂等，按照被冷卻介質(zhì)的要求不同，選用的冷卻介質(zhì)也不一樣。本裝置所在地區(qū)。在高溫季節(jié)，日平均氣溫為30℃。而精餾系統(tǒng)又不需要冷卻到較低的溫度，所以選取循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，循環(huán)水系統(tǒng)的出水溫度：32℃；回水溫度：42℃。此裝置的設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，tW=133.9℃，tD=127.9℃。下述公式中：下標(biāo)是1的為甲醇，下標(biāo)是2的為水。2.塔頂冷凝器熱量衡算塔頂冷凝器熱量衡算QC=V(IVD-ILD)注：IVD塔頂氣相的焓ILD塔頂冷凝液的焓全凝器的熱負(fù)荷計(jì)算可以不考慮熱損失因塔頂冷凝液的甲醇含量很高，所以，可用甲醇的焓來衡算，則全凝器的熱負(fù)荷為（塔頂溫度為127.9℃下，甲醇的汽化熱為956.521kJ/kg）QC=956.521×1579.3150×32=4.83×107kJ/htD=127.9℃下，水的比熱：CPC=4.295kJ/(kg*C)3.再沸器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量在tW=133.9℃時(shí)，甲醇的汽化熱為1026.19kJ/kg，水的汽化熱為2253.19kJ/kg選用1.0MPa（1000kpa，180℃）低壓飽和蒸汽為加熱介質(zhì)再沸器的熱負(fù)荷為QB=V(IVW-ILW)因釜?dú)堃簬缀鯙樗?，故其焓可按純水進(jìn)行計(jì)算，即IVW-ILW=rB=2253.19×18=40557.42kJ/kmol則QB=1579.315×40557.42=6.39×107kJ/h蒸汽用量：查資料知：P在1000kpa時(shí)水的汽化熱為2069.7kJ/kg。則2.2常壓精餾塔工藝計(jì)算2.2.1物料衡算查資料得：M=27.6kg/kmolM甲醇=32kg/kmolM水=18kg/kmol進(jìn)料量F=ws=42819kg/h甲醇含量（質(zhì)量）Wt=77.9%水含量（質(zhì)量）Wt=22.1%，另外還含有微量的雜醇等成分，這里忽略不計(jì)。摩爾含量單位：%進(jìn)料的摩爾流量甲醇的摩爾含量D=1022.6240kmol/hW=511.8870kmol/hXw=0.011按照物料平衡公式F=D+W可得：1557.8065×0.66=1022.6240×XD+511.8870×0.011TXD=0.9999進(jìn)料溫度tF（400kPa）tF=83.9℃，取泡點(diǎn)進(jìn)料q=1在塔頂壓力110kPa下，甲醇安托因常數(shù)為A=5.9659，B=430.5033，C=41.7086.9.注：P。飽和蒸汽壓，KPa；t系統(tǒng)的溫度，℃。按照安托因公式計(jì)算的甲醇蒸汽的溫度為67.9℃，因?yàn)樗攷缀鯙榧状?，所以此溫度近似等于塔頂溫度，選用資料提供的塔頂溫度為66.6℃tF=83.9℃的溫度下，按照安托因公式計(jì)算的甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：水的安托因常數(shù)為A=7.1796，B=1698.754，C=232.797；甲醇安托因常數(shù)為A=5.9659，B=430.5033，C=41.7086.9注：P。飽和蒸汽壓，kpa.；T系統(tǒng)的溫度，K。由公式得，甲醇的飽和蒸汽壓=351.67kpa,水的飽和蒸汽壓=55.8204kpa。選擇回流比R根據(jù)已知數(shù)據(jù)繪圖通過繪圖可得Rmin因?yàn)檫M(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，q線會(huì)和平衡線相交，所以，根據(jù)交點(diǎn)即可確定最小回流比圖2作圖法求最小回流比由經(jīng)驗(yàn)得：實(shí)際回流比應(yīng)是最小回流比的1.1～2.0倍，所以取R=1.1Rmin=1.1×0.7680=0.8448因此，選擇回流比R為0.919L=R×D=0.8448×1022.6240=863.9128kmol/hL.=L+q*F=863.9128+1×1557.8065=2421.7193kmol/hV=1996.9860kmol/h表2物料衡算表2.2.2熱量衡算1.熱源的確定和冷卻介質(zhì)的選?、贌嵩吹拇_定精餾裝置熱源可以用熱空氣，可以用水蒸汽。目前用的比較多的是飽和水蒸汽。因?yàn)轱柡退羝泻芏鄡?yōu)點(diǎn)：來源廣泛、不會(huì)使換熱器結(jié)垢、沒有腐蝕性，換熱系數(shù)高，比熱容大，流量容易調(diào)節(jié)，可以精確地控制精餾塔的溫度。本裝置選用壓力1.0MPa，溫度180℃的低壓飽和蒸汽作為熱源，我公司1.0MPa的低壓飽和蒸汽由氣化工段余熱副產(chǎn)所得，不但成本低，而且產(chǎn)汽量也比較大，完全能夠滿足精餾的用量。②冷卻介質(zhì)的選取化工企業(yè)通常使用的冷卻介質(zhì)有水、空氣、丙烯、液氨、氟利昂等，按照被冷卻介質(zhì)的要求不同，選用的冷卻介質(zhì)也不一樣。本裝置所在地區(qū)，在高溫季節(jié)，日平均氣溫為30℃。而精餾系統(tǒng)又不需要冷卻到較低的溫度，所以選取循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，循環(huán)水系統(tǒng)的出水溫度：32℃；回水溫度：42℃。此裝置的設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，tW=101.6℃，tD=66.6℃。上述公式中：下標(biāo)是1的為甲醇，下標(biāo)是2的為水。2.塔頂冷凝器熱量衡算塔頂冷凝器熱量衡算QC=V(IVD-ILD)注：IVD塔頂氣相的焓ILD塔頂冷凝液的焓全凝器的熱負(fù)荷計(jì)算可以不考慮熱損失因塔頂冷凝液的甲醇含量很高，所以，可用甲醇的焓來衡算，則全凝器的熱負(fù)荷為（塔頂溫度為66.6℃下，甲醇的汽化熱為1114.01kJ/kg）QC=1114.01×1996.986×32=7.12×107kJ/htD=66.6℃下，水的比熱：CPC=4.19kJ/(kg*C)2.3回收精餾塔工藝計(jì)算2.3.1物料衡算查資料得：M=18.3kg/kmolM甲醇=32kg/kmolM水=18kg/kmol進(jìn)料量F=ws=9290.75kg/h甲醇含量（質(zhì)量）Wt=1.75%水含量（質(zhì)量）Wt=96.5%，另外還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計(jì)。摩爾含量單位：%進(jìn)料的摩爾流量甲醇的摩爾含量D=12.30kmol/hW=499.702kmol/hXw=1.51*10-7按照物料平衡公式F=D+W可得：511.887×0.011=12.30×XD+499.702×1.51*10-7TXD=0.4578進(jìn)料溫度tF（700kPa）tF=102.8℃，因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料q=1，由甲醇-水氣液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)差法求得塔頂溫度。塔頂溫度tLD,tVD在tF=102.8℃溫度下，按照安托因公式可得：甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：水的安托因常數(shù)為A=7.1796，B=1698.754，C=223.6873；甲醇的安托因常數(shù)為A=5.9659，B=430.5033，C=41.7086.9由公式得，甲醇的飽和蒸汽壓=920.401kpa,水的飽和蒸汽壓=108.012kpa。選擇回流比R根據(jù)已知數(shù)據(jù)繪圖通過繪圖可得Rmin因?yàn)檫M(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，q線會(huì)和平衡線相交，所以，根據(jù)交點(diǎn)即可確定最小回流比。圖3作圖法求最小回流比由經(jīng)驗(yàn)得：實(shí)際回流比應(yīng)是最小回流比的1.1～2.0倍，因此取R=1.15Rmin=1.15×5.94=6.83因而，選擇回流比R為R=6.83L=R×D=6.83×12.30=84.02kmol/hL.=L+q*F=84.02+1×511.8870=595.9070kmol/hV=95.9201kmol/h表3物料衡算表2.3.2熱量衡算1.熱源的確定和冷卻介質(zhì)的選?、贌嵩吹拇_定精餾裝置熱源可以用熱空氣，可以用水蒸汽。目前用的比較多的是飽和水蒸汽。因?yàn)轱柡退羝泻芏鄡?yōu)點(diǎn)：來源廣泛、不會(huì)使換熱器結(jié)垢、沒有腐蝕性，換熱系數(shù)高，比熱容大，流量容易調(diào)節(jié)，可以精確地控制精餾塔的溫度。本裝置選用壓力1.0MPa，溫度180℃的低壓飽和蒸汽作為熱源，我公司1.0MPa的低壓飽和蒸汽由氣化工段余熱副產(chǎn)所得，不但成本低，而且產(chǎn)汽量也比較大，完全能夠滿足精餾的用量。②冷卻介質(zhì)的選取化工企業(yè)通常使用的冷卻介質(zhì)有水、空氣、丙烯、液氨、氟利昂等，按照被冷卻介質(zhì)的要求不同，選用的冷卻介質(zhì)也不一樣。本裝置所在地區(qū)。在高溫季節(jié)，日平均氣溫為30℃。而精餾系統(tǒng)又不需要冷卻到較低的溫度，所以選取循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，循環(huán)水系統(tǒng)的出水溫度：32℃回水溫度：42℃。此裝置的設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，tW=105.1℃，tD=84.4℃。上述公式中：下標(biāo)是1的為甲醇，下標(biāo)是2的為水。2.塔頂冷凝器熱量衡算塔頂冷凝器熱量衡算QC=（R+1）D(IVD-ILD)注：IVD塔頂氣相的焓ILD塔頂冷凝液的焓注：甲醇的蒸發(fā)潛熱水的蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系：注：Tr對(duì)比溫度表2-3沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算塔頂溫度下的潛熱86.23℃時(shí)，對(duì)甲醇：82.02℃時(shí)，對(duì)甲醇：蒸發(fā)潛熱對(duì)水，同理得蒸發(fā)潛熱全凝器的熱負(fù)荷計(jì)算可以不考慮熱損失QC=（R+1）D(IVD-ILD)選擇泡點(diǎn)回流，與露點(diǎn)相接近，因此由公式得0.4578×8334.94+（1-0.4578）×9672.02=9114.98kcal/kmolQC=（6.83+1）×12.30×9114.98=873958.205kcal/h=2982649.23kJ/h循環(huán)冷卻水用量3.再沸器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量在tW=105.1℃下，甲醇的汽化熱為1016.9kJ/kg，水的汽化熱為2250.31kJ/kg選用1.0MPa（1000kpa，180℃）低壓飽和蒸汽為加熱介質(zhì)⑴再沸器的熱負(fù)荷為因釜?dú)堃簬缀鯙樗?，故其焓可按純水進(jìn)行計(jì)算，即則QB=95.9201×40505.58=3.885×106kJ/h⑵蒸汽用量：查資料知：P在1000kpa時(shí)水的汽化熱為2120.45kJ/kg。則

第三章設(shè)備選型生產(chǎn)設(shè)備的選擇應(yīng)避免與生產(chǎn)負(fù)荷不配套現(xiàn)象的發(fā)生，負(fù)荷過大或過小都是一種設(shè)計(jì)缺陷，都能造成一定的浪費(fèi)，為了避免這種情況的發(fā)生我們因該結(jié)合理論數(shù)據(jù)和周邊廠家實(shí)際情況相結(jié)合，選擇合適的設(shè)備。合格的設(shè)備是成功企業(yè)的基礎(chǔ)，設(shè)備開工率高才能讓企業(yè)獲得更大的利潤(rùn)空間，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求采購(gòu)設(shè)備并進(jìn)行很好的維護(hù)。企業(yè)生產(chǎn)中需要制定設(shè)備加油、點(diǎn)巡檢制度，發(fā)現(xiàn)不正常運(yùn)行狀況及時(shí)處理防止更大的設(shè)備損壞，控制跑冒滴漏的發(fā)生；預(yù)期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢查，并利用大修期間對(duì)重要設(shè)備進(jìn)行全面檢測(cè)，杜絕小毛病的存在，對(duì)使用壽命到期的零部件提前更換。設(shè)備是企業(yè)正常生產(chǎn)的主題靈魂，要完成企業(yè)的正常生產(chǎn)就要維護(hù)好設(shè)備的正常運(yùn)行，設(shè)備維護(hù)的重要性就得到了完全體現(xiàn)。制定設(shè)備運(yùn)行日志和設(shè)備維修記錄，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況，便于設(shè)備提前維護(hù)和設(shè)備事故預(yù)防，訂購(gòu)備用器件防治因設(shè)備原因造成的生產(chǎn)的中斷。定期設(shè)備加油和倒換備用設(shè)備，重視專業(yè)技術(shù)人才的招收和培養(yǎng)，配備專業(yè)設(shè)備技術(shù)人員并定期進(jìn)行廠家學(xué)習(xí)，加強(qiáng)員工設(shè)備操作知識(shí)培訓(xùn)，最大限度的減少因設(shè)備造成的不必要開停工損失。主要設(shè)備一覽表：(1)預(yù)精餾塔E40501垂直篩板塔Ф1400×25850材質(zhì)：16MnR單重：18700kg塔板：45間距：400操作介質(zhì)：粗甲醇操作溫度：75～85℃操作壓力0.09Mpa（G）(2)加壓塔E40502垂直篩板塔Ф1600×36700材質(zhì)：16MnR單重：32775kg塔板：70間距：400cm操作介質(zhì)：甲醇操作溫度：125～140℃操作壓力0.6Mpa（G）(3)常壓塔E40503垂直篩板塔Ф1800×36800材質(zhì)：16MnR單重：41225kg塔板：70間距：400操作介質(zhì)：甲醇操作溫度：60～110℃操作壓力0.09Mpa（G）

第四章車間布置3.1廠房布局根據(jù)生產(chǎn)工藝流程﹑操作和生產(chǎn)特點(diǎn)﹑安全系數(shù)、生產(chǎn)規(guī)模和建筑結(jié)構(gòu)等來進(jìn)行整體布局設(shè)計(jì)。（1）由于壓縮機(jī)配套的冷卻設(shè)備、油循環(huán)系統(tǒng)、氣體緩沖罐較多，不宜采用單層廠房，多采用兩層廠房設(shè)計(jì)。（2）由于甲醇流程、工藝復(fù)雜，工段操作人數(shù)較少，自動(dòng)化程度較高，因此在布置時(shí)可只安排控制室，廁所等生產(chǎn)輔助設(shè)施和行政設(shè)施，至于配電室﹑機(jī)修室﹑化驗(yàn)室可以與其他車間共用，在此不做考慮。（3）焦?fàn)t煤氣制甲醇要考慮到各工藝的銜接性和安全性，所以布局要同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)和安全。（4）廠房供電、消防、通信、應(yīng)急通道的布局合理。3.2設(shè)備布置的設(shè)計(jì)設(shè)備布置的設(shè)計(jì)，是在滿足生產(chǎn)工藝要求的基礎(chǔ)上，綜合考慮設(shè)備安裝與檢修、安全生產(chǎn)、操作及發(fā)展情況來進(jìn)行的[9]，合理的設(shè)備布局有利于生產(chǎn)可持續(xù)的需要，并節(jié)省空間，擴(kuò)展性強(qiáng)。（1）采用流程式布置，壓縮機(jī)及配套的電器設(shè)備放在第二層，把油箱、冷卻器及緩沖器放在第一層。（2）精脫硫、精餾槽罐和塔釜較多和管線復(fù)雜，為安全和方便操作設(shè)置在室外。（3）煤氣、馳放氣水封及甲醇儲(chǔ)槽遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。（4）設(shè)備運(yùn)行期間的應(yīng)急情況處理要考慮到設(shè)備備用，做到一開一備、兩開一備三開一備、四開兩備。（5）冷卻設(shè)備的循環(huán)水、消防水切換；馳放氣、精脫硫及合成設(shè)備的置換氣體處理管路。3.3水電氣管線布局（1）水路管網(wǎng)走地下，現(xiàn)場(chǎng)管道安裝應(yīng)比設(shè)計(jì)量稍大，為防止氣蝕管道影響水流量應(yīng)該在管道上預(yù)設(shè)排氣閥；各工段進(jìn)出口閥門處設(shè)置旁通閥，便于開關(guān)閥門。（2）電路管線走橋架，線路進(jìn)入易燃易爆場(chǎng)所時(shí)必須具備防爆措施。（3）蒸汽管網(wǎng)走橋架，根據(jù)情況等間距設(shè)置U型緩沖管路防止蒸汽壓力突然升高而脹裂管道，并在管線低點(diǎn)設(shè)置導(dǎo)淋排放點(diǎn)。（4）水、電、氣管線的鋪設(shè)要具有安全、便于檢修維護(hù)的原則，同時(shí)定期安排人員巡檢。

第五章甲醇生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染及處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的精餾殘夜、生產(chǎn)排污水、精餾不凝氣及更換的廢舊催化劑等一系列廢舊物如果處理不好將會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。甲醇廢物的處理利用將成為甲醇生產(chǎn)的瓶頸環(huán)節(jié)，我們以犧牲環(huán)境危害自己為代價(jià)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，這無疑是殺雞取卵，是歷史的罪人，因此解決這三廢[20]的污染是甲醇化工生產(chǎn)的重中之重。廢氣的來源及處理甲醇膨脹槽出來的膨脹氣，合成塔、閃蒸槽出來的甲醇馳放氣，精餾時(shí)預(yù)塔、加壓塔、常壓塔頂排放出的不凝氣體。這些氣體的主要成份為一氧化碳、氫氣、氮?dú)?、甲烷等氣體，這部分氣體若排放大氣中會(huì)造成環(huán)境污染，同時(shí)也是能源的浪費(fèi)，通過專用的管道送入焦?fàn)t回爐燃燒系統(tǒng)做燃料氣將會(huì)避免直接排放的弊端。廢水的來源及處理廢水主要由甲醇分離器排放的水，各輸送泵填料的漏液，精餾塔排出的甲醇?xì)堃辜吧a(chǎn)生活用水，這部分水全部送進(jìn)污水處理站進(jìn)行生化處理，合格后進(jìn)行熄焦。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢油收集后進(jìn)行外銷回收。廢渣的來源及處理廢渣主要來源精脫硫系統(tǒng)、合成塔更換下來的舊催化劑，這部分催化劑在更換催化劑時(shí)由新催化劑提供廠家回收利用。安全是永恒的主題，企業(yè)安全、環(huán)境安全、人身安全使我們時(shí)刻面臨的問題，這就要求生產(chǎn)過程中嚴(yán)格操作規(guī)程，加大安全知識(shí)的學(xué)習(xí)和安全設(shè)備的投入，樹立自身安全意識(shí)。本著對(duì)他人負(fù)責(zé)對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)的態(tài)度，要求企業(yè)單位加大環(huán)保的投入，杜絕弄虛作假，切實(shí)的實(shí)現(xiàn)廢水、廢氣、廢渣的處理。粗甲醇精餾不可能徹底將甲醇精餾出來，殘液中至少含有0.1%的甲醇?xì)堃?，如果廢舊催化劑、甲醇?xì)堃翰惶幚碇苯优欧艑?huì)對(duì)我們的江河湖泊及地下飲用水造成污染，水生動(dòng)物將大面積變異或死去，我們的飲用水也將面臨污染，人類的生存面臨困境。和我們就一個(gè)地球，不能為力眼前