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1、年产5万吨甲醇双塔精馏工艺设计The Two-tower-distillation Process Design of 50Kt/a Methanol 目 录摘要IAbstractII引言1第1章 综 述21.1 甲醇的性质和用途21.1.1 甲醇的性质21.1.2 甲醇的用途31.2 甲醇的发展状况31.2.1 甲醇的生产工艺发展31.2.2 甲醇市场状况41.2.3 甲醇的发展方向5第2章 工艺流程62.1 甲醇精馏工艺的概况62.1.1 精馏原理62.1.2 甲醇精馏的任务62.1.3 甲醇精馏工艺流程的选择62.1.4 甲醇精馏设备的选择72.1.5 甲醇精馏操作压强的选择92.1.6
2、 甲醇精馏物料进料热状态的选择92.1.7 甲醇精馏加热方式的选择92.2 甲醇双塔工艺流程说明10第3章 工艺计算123.1 物料衡算123.1.1 预塔物料衡算123.1.2 主塔物料衡算133.2 热量衡算143.2.1 预塔的热量衡算143.2.2 主塔的热量衡算163.2.3 精馏系统能量结果汇总18第4章 精馏塔和接管的设计194.1 设计任务和条件：194.2 设计方案的确定194.3 塔板数的确定194.3.1 各点的甲醇摩尔分数194.3.2 处理能力204.3.3 最小理论板数Nmin204.3.4 最小回流比214.3.5 理论板数214.3.6 进料位置214.3.7
3、全塔效率的估算224.3.8 实际板数224.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据224.4.1 操作压力及温度224.4.2 平均摩尔质量的计算244.4.3 平均密度及体积流量的计算244.4.4 平均粘度的计算264.4.5 平均表面张力的计算274.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算284.5.1 塔径计算284.5.2 塔总体高度计算294.5.3 塔体壁厚计算314.6 塔板主要工艺尺寸的计算324.6.1 溢流装置的计算324.6.2 塔板布置及浮阀数目与排列344.7 塔板流体力学验算354.7.1 汽相通过浮阀塔的压降354.7.2 淹塔364.7.3 雾沫夹带374.8 塔板负荷性
4、能图374.8.1 雾沫夹带线374.8.2 液泛线384.8.3 液相负荷上限线384.8.4 漏液线394.8.5 液相负荷下限线394.9 接管计算404.9.1 进料管404.9.2 回流管414.9.3 塔底出料管414.9.4 塔顶蒸汽出料管424.9.5 塔底蒸汽进气管424.9.6 浮阀塔设计计算结果总表42结论44致谢45参考文献46附录.48年产5万吨甲醇双塔精馏工艺设计摘要：甲醇是无色、透明、高度挥发、易燃的液体，略有酒精气味，分子式为CH3OH。甲醇在世界基础有机化工原料中，消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，因此甲醇作为重要的有机化工原料，对其质量提出了更高的要求，
5、从而甲醇的精制过程就显得非常重要，而通过精馏操作可以将粗甲醇进行精制。精馏是利用混合液中组分挥发度的差异，实现组分高纯度分离的多级蒸馏操作，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。为了得到更纯的甲醇，应选择合理的工艺流程路线和建立一套合理的板式精馏塔，以对粗甲醇进行精馏，得到高纯度的精甲醇。本次设计通过对粗甲醇精馏生产的基本情况，甲醇精馏的现实意义、目的和基本原理进行了分析，选定了以年产5万吨甲醇双塔精馏的产量作为设计的任务。通过对甲醇双塔精馏工艺进行了物料衡算、能量衡算和设备的选型，以及对主要设备浮阀塔工艺尺寸进行了计算和校核，得到塔高为19.125m，塔经为1.6m，塔板数为280块。最后
6、绘制了工艺流程图和主塔设备图。关键词：甲醇 精馏 浮阀塔 双塔精馏The Two-tower-distillation Process Design of 50Kt/a Methanol Abstract：Methanol is colorless, transparent and highly volatile, flammable liquid, slightly alcohol odor, and molecular formula is CH3OH. The consumption of methanol is second only to the of ethylene, propy
7、lene and benzene, ranking fourth in basic organic chemical raw materials in the world. So the quality is require higherly as an important organic chemical raw material, therefore methanol refining process is very important, and through the distillation operation crude methanol can be refined. Distil
8、lation is according to the component differences in volatility in the mixture, multistage distillation to realize high purity components and separate operation, simultaneous multiple parts vaporization and condensation process. In order to get a more pure methanol, A reasonable technological and a s
9、et of plate column process should be established.This design were analyzed through to the basic situation of the crude methanol distillation production, realistic meaning, purpose and basic principle of methanol distillation, So the towers with annual output of 50000 tons of methanol distillation wa
10、s selected as a design task. Throughthe energy balance, the material balance, equipment type selection of the twin towers, and the size calculation,the result can be obtained : the height of the tower is 19.125m;the diameter of the tower is 1.6m; the plate number is 280 pieces. Finally draw the proc
11、ess flow diagram and main tower equipment was drawed.Key words：methanol; distillation; float valve tower; the twin towers distillation II引 言甲醇是一种重要的有机化工原料，也是清洁代用燃料，在化工、医药、轻工、纺织等行业具有广泛的用途。世界基础有机化工原料中，甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，近年来，随着科学技术的发展和能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补之称。甲醇的生产一直以较快的速度发展，随着合成氨联产甲醇技术的日臻成熟，许多氮肥企业采取了合
12、成氨联产甲醇来降低成本，调整产品结构，由于联醇生产具有一些区别于单醇的特点，粗醇的精馏也与单醇生产有着较大的区别。单醇生产中脱除的还原性物质，所采用高锰酸钾工艺在联醇生产中可取消（由于联醇中还原物质少），大大简化了精馏工艺。联醇压力较低反应，温度也较低，合成过程中歧化反应明显减少，减少精馏塔的侧线采出，可以减少甚至可取消。由于粗甲醇PH一般在7左右，不加碱液还可以满足生产需要，联醇生产的精馏大都采用双塔精馏流程，通过预精馏塔脱除轻馏分杂质，通过主精馏塔脱除 轻馏分杂质，通过主精馏塔脱除重馏分杂质，在主精馏塔顶部得到99.95%的甲醇产品 。甲醇是一种高能耗产品，而精馏工序的能耗占总能耗的10%
13、30% ，所以精馏的节能降耗不容忽视。双塔精馏每吨精甲醇耗蒸汽约为1.82.0t，不少工厂消耗蒸汽量在2.0t以上。双塔精馏工艺投资省、建设周期短、装置简单易于操作和管理。虽然消耗高于三塔精馏工艺，但在年产5万吨生产规模以下时其技术经济指标较占优势。而在年产5万吨生产规模以上时，宜采用三塔精馏技术，虽然一次性投资较高，但是操作费用和能耗都相对较低。本次设计的主要内容是确定粗甲醇的精馏工艺流程，然后根据原理选用合理的精馏设备并进行设计；设计的意义是通过精馏分离使甲醇纯度更高，并且通过这次的毕业设计，使我对这方面的知识有了很好的理解和应用，为以后的学习和工作做了更多的知识积累，同时也提高了自己认真
14、思考，细心分析并处理问题的能力。第1章 综 述1.1 甲醇的性质和用途1.1.1 甲醇的性质甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。甲醇最早从木材干馏得到故又称木醇或木精甲醇又名；其物理化学性质为：熔点-97.8，沸点64.5，闪点12.22，自燃点463.89，相对蒸气密度1.11(空气=1)，蒸气压13.33KPa(100mmHg 21.2)；能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶；遇热、明火或氧化剂易着火；化学分子式为CH3OH，分子为极性分子。甲醇易燃，其蒸气与空气能形成爆炸混合物，甲醇完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，同时放出热量1。纯甲醇为无色透明略带乙
15、醇气味的易挥发液体，沸点65，熔点-97.8，和水相对密度为0.7915(20/4)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸点混合物。甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物，称为结晶醇如CaCl2CH3OH、MgCl26CH3OH，和盐的结晶水合物类似，甲醇蒸气能和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.036.5%（体积）。甲醇燃烧时无烟，火焰呈蓝色。甲醇具有脂肪族伯醇的一般性质,连有羟基的碳原子上的三个氢原子均可被一一氧化,或脱氢生成甲醛,再氧化成甲酸,甲酸氧化的最终产物是二氧化碳和水。试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。急性中毒症状有：头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼
