年产30万吨甲醇精馏提纯的工段设计毕业设计

摘要：本设计是关于甲醇精馏的工段及其预塔设备的设计，文中着重介绍了四塔流程。按照课程设计任务书上的要求，文中具体容包括：甲醇及精馏的相关容；甲醇精馏流程介绍；精馏全流程的物料衡算和能量衡算；Aspen对全流程的模拟及分析以及Radfrac模块中的TraySizing对加压、常压、回收塔的尺寸设计；预精馏塔的塔设备计算及塔附件选型等。关键词：甲醇；精馏；四塔流程；AspenPlus流程模拟Abstract:Thisdesignisaboutthemethanoldistillationsectionandthepreliminarydesignoftowerequipment,thispaperemphaticallyintroducesthefourprocesses.Accordingtotherequirementsofthecurriculumdesigntaskbook,inthispaper,theconcretecontentincludes:methanolanddistillationoftherelatedcontent;Themethanoldistillationprocessisintroduced;Distillationprocessofmaterialbalanceandenergybalance;AspensimulationandanalysisofthewholeprocessandtheTraywasRadfracmoduleSizingonthesizeofthepressure,normalpressure,recoverytoweroftherectifyingcolumntowerequipmentaccessoriesselectioncalculationandtower,etc.Keywords:Methanol;distillation;Four-columnprocess;AspenPlusprocesssimulation. 具有与乙醇相似的气味，其一般性质列于表1-1。甲醇的密度、粘度和表面有的能电离的杂质，如胺、酸、硫化物和金属等。工业生产的粗甲醇和水以及许多有机液体如乙醇、乙醚等无限地混合，但不能与脂肪族烃类相混合。它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物质，因此，只有用特64.5℃~64.7℃12506N醛4上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。甲醇有很多用途，它是生用作涂料、清漆、虫胶、油墨、胶黏剂、染料、生物碱、醋酸纤维素、硝模集成电路工艺技术。用作分析试剂，如作溶剂、甲基化试剂、色谱分析试剂。用于电子工业，常用作清洗去油剂。通常甲醇是一种比乙醇更好的溶剂，可以溶解许多无机盐。也可以从甲醇出发合成乙烯和丙烯，代替石油生产乙烯和丙烯的原料路线。由于甲醇用途广泛，属于大吨位产品，近年来发展势头迅猛。中国具有富煤、缺油、少气的能源资源特点，因地制宜地利用煤或者天然气为原料合成甲醇，进一步发展有机化学工业和燃料而死亡。慢性中毒反应为：眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、现力减退、消化障成双目失明，饮入量大造成死亡。甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。其原理是，甲醇本身无毒，而代谢产物有毒，因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶，而这种酶和乙醇更具亲干粉、1211、抗溶泡沫、雾状水灭火，以使用大量水发生泄漏，救护人员首先必须切断所有火源，戴好防毒面具与手套，用水本三菱瓦斯等均开发出了自己独特的精馏技术。在倡导节约能源的当今社会，低压法是一种主要的现代甲醇合成生产工艺。据说，利用能够代表国据了至少70%，现在拥有最高生产能力的单一我国的精馏技术也在逐年改进，产品甲醇的质量也相应得目前，国甲醇精馏工艺主要分为双塔精馏工艺、带有高锰酸钾反应的精馏工艺和三塔精馏工艺。带有高锰酸钾反应的精馏工艺需要对粗甲醇中的还原性物质进行处理后再精馏，工艺复杂，该工艺主要用于对甲醇质量要求相当严格的场合。由于双塔精馏和三塔精馏工艺完全能够保证工业上对精甲醇质量的要求，因此一般不必采用带高锰酸钾反应的精馏工艺。目前我段在加压精馏塔和常压塔中完成，主要获得精甲醇；预塔精馏塔底馏分送入加压精馏塔，加压精馏塔顶的气相进入冷凝器，利用加压塔和常压塔塔冷凝后的精甲醇进入回流罐，一部分作为加压精馏塔回流，一部分作为精甲醇产品出装置；加压精馏塔主要有两个作用：为常压精馏塔塔提供热源及获得部分高纯度精甲醇。加压精馏塔塔底馏分再进入常压精馏塔，通过常压精馏塔获得绝大部分的精甲醇产品。第三阶段为甲醇回收系统，既要控制回收的精甲醇质量，还要控制塔底废水中总醇含量要求，塔底废水送T03—常压精馏塔；T04—回收精馏塔精馏塔操作的基本要求是在连续稳态和最经济的条件下处理更多的原Dw通常，对特定的精馏塔和物系，保持精馏稳态操作的条件是：①稳定；②进出塔系统的物料平衡和稳定；③进料组成和热状况稳定；④回流比稳定；⑤再沸器和冷凝器的传热条件稳定；⑥塔系统与环境间热稳定等。由此可见，影响精馏操作的因素十分复杂，一下就其中主要因素予以保持精馏装置的物料平衡是精馏塔稳定操作的必要条件。根据全塔物DwDwFTDw组分的量不平衡，必然导致塔组成变化，操作波动，使操作不能达到预期来调节、控制产品的质量，直接关系着塔各层扳上的物料浓度的改变和温度的分布。回流比增大时，精馏段和提留段传质推动力均增加，因此在一定的精馏段理论塔板数下馏出液组成变大，釜残液组成变小。反之，当回Dw蒸汽量及下降液体量均增加，若塔汽液负荷超过允许值，则应减小原料液F位置下进料。如进料状况改变而进料位置不变，必然引起馏出液和釜残液精馏塔的产品质量通常是馏出液及釜残液的组成达到规定值。生产中F予以调节控制。在一定的压强下，混合物的泡点和露点都取组成，因此可以用容易测量的温度来预示塔组成的变化。对于馏出液和釜残液也有对应的露点和泡点，通常可用塔顶温度反映馏出液组成，用塔底温度反映釜残液组成。但对高纯度分离时，在塔顶（或塔底）相当一段高度，温度变化极小。对高纯度分离时，一般不能用测量塔顶温度来控制塔分析塔沿塔高的温度分布可以看到，在精馏段或提留段的某塔板上温度变化最显著，也就是说，这些塔板的温度对于外界因素的干扰反映最为灵敏，通常将它称之为灵敏板。因此生产上常用测量和控制灵敏板的温度引起塔温的波动，如不及时调节，将会导致精甲醇的质量不控制一定的灵敏板温度与之相适应。粗甲醇的组成一般是比较稳定的，只是在合成催化剂使用的前后期随着反应温度的升高而变化较大。但是预精馏后的含水甲醇中，甲醇浓度总会有些小幅度波动。不论是其中甲醇浓度增加或降低，都会造成塔物料不平衡，形成轻组分下降或重组分上升，引这时，在回流比仍属适宜的情况下，只需对精甲醇的采出量稍作调节，就则需适当改变其进料板的位置，或是改变回流比，才能保证粗甲醇的分离效率。当合成催化剂后期生产的粗甲醇进行蒸馏时，有时为确保精甲醇的流程模拟就是将一个由许多个单元过程组成的化工流程用数字模型进行描述，并且在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果，如操(2)严格法模型：MultiFrac(严格法多塔精馏模型)、PetroFrac(严格法分馏塔)、RateFrac(精馏的核算与设计模型)、Extract(严格萃取塔模多级气一液精馏操作，可用于一般精馏、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取和共沸蒸馏。适用于两相系统、窄沸程和宽沸程系统以及液相具有强的非理想程度系统。其构成包括任意组输人、任意组侧线、任意组加其它如侧线出料、加热器和再沸器的热负荷、蒸气组分初值、塔板效Feedstage（进料板）的数值，考虑到实际情况，用以上值乘一适当的安全系数做为实际四塔的模拟数据，结合物料恒算的结果运用上述条件，运用Radfrac模块中的TraySizing经过aspen软件的模拟，并且对加压塔的尺寸设计和校核，可知加压运用上述条件，运用Radfrac模块经过aspen软件的模拟，并且对甲醇常压塔的尺寸设计和校核，可知运用上述条件，运用Radfrac模块运用上述条件，运用Radfrac模块经过aspen软件的模拟，并且对甲醇回收塔的尺寸设计和校核，可TemperatureCMassFlowkg/hrMassFlowkg/hrTemperatureCMassFlowkg/hrMassFlowkg/hrTemperatureCMassFlowkg/hrMassFlowkg/hr 0.0004552. TemperatureCMassFlowkg/hrMassFlowkg/hr 188.850第三章预精馏塔工艺设计及其附件选型根据物料衡算和给定的工艺参数，进行塔设备计算是进行工艺设计的N=44TFMv=43.33kg/kmolLLL求塔径DT指最上层塔板与塔顶间距。有利于出塔气体夹带的液滴沉降，通常取BpH—设人孔处的板间距，mm；pH—封头高度，m；1H—裙座高度，m2FH—进料板处板间距，m;FH—塔顶空间高度，m；D故H=19.35+0.72+7×0.6+0.01+3+0.9+2.4=26.3为维持塔板上有一定高度的流动液层，必须设置溢wwdfHTHTlwWdWcRxD3.1.5.1堰长lw对单溢流一般取l为（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选用平直堰，堰上液层高度h，本塔取板上清液层高度h=0.07m1wdf故A=7.065m2A=0.0752×7.6065=0.53m2dS00取阀孔动能因子F=10，求孔速u，即u=Fo00式中F—气体通过阀孔时的动能因数，kg1/2/(s.m1/2)00vsS取用一横排孔心距t=75mm=0.m，分析鼓泡区阀孔的几何关系可知，tat块式，而各分块板的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距LLm液柱pppLpppdTZL），Fvv线，则在操作围任意取三个L值，以此列出表3.2S123123Vs(m3/s)vvvv取堰上液层高度h=0.006m作为液相负荷下限条件，依h的计算出L按上述方法进行流体力学验算后，还应绘出塔板的负荷性能图，以检①任务规定的汽、夜负荷下操作P(设计点)，处于适宜操作区的Tw/m3组成双效精馏以节省能量并分离出绝大部分精甲醇。回收塔的作用是回收过回流比、馏出量和进料位置进行灵敏度分析从而优化分离效果，实现了粗甲醇四塔精馏生产高顿度甲醇的工艺参数，为甲醇四塔精馏系统的进一