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1、本 科 毕 业业 论 文设计题目目：5万吨/年年粗甲醇醇精制车车间工艺艺设计The Dessignn off 5000000 Toons Perr Yeear of Cruude MetthannolReffiniing Worrkshhop系 别别：班 级级：姓 名：指 导 教 师：20155年6月月1 日日目 录录第一章 概述- 1 -1.1甲甲醇的理理化性质质- 11 -1.1.1物理理性质- 1 -1.1.2化学学性质- 1 -1.2 甲醇产产品主要要用途- 1 -1.3甲甲醇行业业发展现现状- 2 -1.3.1国内内现状- 2 -1.3.2国外外现状- 2 -第二章 甲醇精精馏车间间
2、设计- 3 -2.1甲甲醇精馏馏工艺过过程概述述- 33 -2.2常常见工艺艺6比较- 3 -2.2.1单塔塔精馏- 3 -2.2.2双塔塔精馏- 3 -2.2.3三塔塔精馏- 4 -2.3设设备选型型- 55 -2.3.1精馏馏塔- 5 -2.3.2其他他- 66 -2.4设设计工艺艺说明- 6 -第三章 工艺计计算- 8 -3.1物物料衡算算- 88 -3.1.1设计计要求- 8 -3.1.2计算算过程- 8 -3.2 能量衡衡算- 11 -3.2.1 预预精馏塔塔热量衡衡算- 11 -3.2.2 加加压塔热热量衡算算- 113 -3.2.3 常常压塔热热量衡算算- 114 -3.2.4
3、精精馏系统统能量结结果汇总总- 115 -第四章 常压精精馏塔设设计- 17 -4.1 基础数数据- 17 -4.2 塔板数数的计算算- 118 -4.2.1处理理能力- 188 -4.2.2最小小理论板板数Nmm- 118 -4.2.3最小小回流比比Rmiin- 19 -4.2.4进料料位置NND- 220 -4.2.5实际际理论板板数NTT- 220 -4.2.6全塔塔效率的的估算EET- 221 -4.3 精馏段段与提馏馏段的体体积流量量- 221 -4.3.1精馏馏段- 21 -4.3.2提馏馏段- 23 -4.4 塔径计计算- 24 -4.4.1精馏馏段- 25 -4.4.2提馏馏段
4、- 25 -4.5塔塔内件设设计- 26 -4.5.1溢流流堰的设设计- 28 -4.5.2降液液管的设设计- 28 -4.5.3塔板板布置及及浮阀数数目与排排列- 29 -4.6 塔板流流体力学学- 331 -4.6.1汽相相通过浮浮阀塔压压降- 31 -4.6.2液泛泛- 331 -4.6.3雾沫沫夹带- 322 -4.7 塔板负负荷性能能图- 32 -4.7.1雾沫沫夹带线线- 332 -4.7.2 液液泛线- 333 -4.7.3 液液相负荷荷上限线线- 334 -4.7.4 液液相负荷荷下限线线- 334 -4.7.5 漏漏液线- 344 -4.8常常压塔主主要尺寸寸确定- 344
5、-4.8.1 塔塔高设计计- 334 -4.8.2 接接管设计计- 335 -第五章 结论- 388 -5.1原原料粗甲甲醇成份份- 338 -5.2物物料衡算算- 338 -5.3能能量衡算算- 338 -5.4常常压塔工工艺汇总总- 339 -5.5常常压塔设设备汇- 399 -致 谢谢- 440 -参考文献献- 441 -附 录录- 443 -500000吨/年粗甲甲醇精制制车间工工艺设计计摘 要：甲醇是一一种重要要的有机机化工原原料，在在化工、纺纺织、医医药及运运输等方方面有着着广泛的的应用。在在化工领领域，甲甲醇是制制造甲醛醛、醋酸酸、氯甲甲烷、甲甲胺、甲甲基叔丁丁基醚、聚聚乙烯醇醇
6、、硫酸酸二甲酯酯、对苯苯二甲酸酸二甲酯酯、二甲甲醚、丙丙烯酸甲甲酯、甲甲基丙烯烯酸甲醇醇等产品品的原料料。甲醇可掺掺入汽油油用作替替代燃料料。200世纪880年开开始，甲甲醇被用用于生产产甲醇汽汽油及甲甲醇燃料料中的添添加剂，以以提高辛辛烷值，也也被用于于生产甲甲醇蛋白白等产品品，促进进了甲醇醇生产的的发展和和市场需需要。本设计目目的是将将粗甲醇醇精制到到含量为为99.95%的精甲甲醇。基基于当前前甲醇精精馏的工工艺，三三塔精馏馏技术应应用最为为广泛。三三塔精馏馏具有能能耗低、产产品质量量高等优优点。所所以本次次工艺设设计以三三塔精馏馏工艺为为原理，通通过物料料衡算、能能量衡算算、设备备选型、
7、常常压塔（主主要设备备）的尺尺寸计算算以及车车间布局局等完成成设计。 关键词：甲醇，精精馏，三三塔精馏馏，工艺艺设计第一章 概述1.1甲甲醇的理理化性质质1.1.1物理理性质甲醇11（CCH4O）是结构简简单的饱饱和一元元醇，分子量量为322.044，沸点点为644.7，是一种种无色并并带有酒酒精气味味的易挥挥发液体体，其CAAS号有有67-56-1、11700082-17-4。甲甲醇能够够与水、醇醇、乙醚醚、酯、苯苯、卤代代烃以及及许多有有机溶剂剂互溶，但但不与脂脂肪烃类类化合物物互溶。甲甲醇详细细的物理理性质如如表1：表1 甲醇物物理性质质表22项目数值项目数值液态密度度kg/m3 (22
8、0)804.8熔点/-97.5气态密度度kg/m3 (1100)3.9884闪点（闭闭环）9.4气态粘度度（1000）12.33沸点64.66液态粘度度 (220)0.5880表面张力力mN/m(220)22.0071.1.2化学学性质甲醇由甲甲基、羟基组成成的，具具有醇所所具备的的化学性性质33。可可发生氧氧化反应应、酯化化反应、卤卤化反应应、脱水水反应、甲甲基化反反应等。如：甲醇醇在纯氧氧中能够够剧烈燃燃烧，生生成水蒸蒸气(II)、二氧化化碳(IIV)；甲醇和和氟气会产产生猛烈烈的反应应4；甲醇醇与水、乙乙醇、乙乙醚、苯苯、酮、卤卤代烃以以及许多多其他有有机溶剂剂相混溶溶，遇热热、明火火或
9、氧化化剂时易易燃烧。1.2 甲醇产产品主要要用途1）甲醇醇是一种种极为重重要的有有机化工工原料。甲醇主主要用作作于生产产甲醛，甲甲醇总产产量的一一半将用用于甲醛醛的生产产，甲醛醛是生产产合成树树脂不可可少的原原料。甲甲醇作为为甲基化化试剂时时可用来来生产丙丙烯酸甲甲酯、甲胺、对苯二二甲酸二二甲酯、甲烷氯氯化物、甲基苯胺胺等；甲甲醇羰基基化可以以产生醋醋酸、甲甲酸甲酯酯、醋酸酐酐等有机合合成中间间体，这这些中间间体是制制造染料料、药品品、农药药、香料料、漆料料等的原原料。2）甲醇醇是一种种有机溶溶剂。甲醇溶解解性能优优于乙醇醇，可以以用来调调制漆料料。作为为萃取剂剂，甲醇醇可用于于分离一一些物质
10、质，还可可用于检检验和测测定硼。3）甲醇醇可作为为优良的的燃料。在在汽车燃燃油中可可以直接接添加33-5的甲醇醇，目前前世界各各国关注注的焦点点集中在在直接将将甲醇当当作燃料料，已被被一些发发电站作作为燃料料。4）甲醇醇可以被被用作防防冻剂。冬冬天汽车车水箱中中适量添添加甲醇醇能使水水箱中循循环冷却却水不因因气温过过低而被被冻住。1.3甲甲醇行业业发展现现状1.3.1国内内现状19500年前后后，中国国甲醇工工业开始始发展，此此前我国国运用前前苏联所所开发的的技术建建设高压压甲醇合合成装置置，该方方法采用用Zn-Cr氧氧化物作作为催化化剂。119600年以后后，我国国建成以以焦炭和和石脑油油作
11、为生生产原料料的甲醇醇生产设设备，南南化公司司所研制制开发的的中压铜铜基催化化剂大大大推动合合成氨联联产甲醇醇这一生生产行业业的发展展。19970年年后，中中国自主主研发合合成氨联联产甲醇醇生产工工艺过程程，九十十年代，我我国甲醇醇工业进进入快速速发展时时期，其其主要生生产工艺艺为联醇醇工艺；“十一五五”期间出出现了以以单醇生生产为主主的第二二个快速速发展期期，生产产规模、技技术水平平等方面面都有了了很大程程度的发发展。20000年后，随随着经济济的持续续发展，甲甲醇可作作为清洁洁的液体体燃料替替代品，因因此甲醇醇得到了了大幅的的推广使使用，而而甲醇作作为煤化化工的主主要产品品也同样样得到了了
12、快速的的发展，使使得甲醇醇生产能能力大幅幅上升，生生产技术术也不断断提高。1.3.2国外外现状19200年前后后，高压压法合成成甲醇成成为甲醇醇在国外外的工业业化生产产的标志志。这种种方法采采用Znn-Crr氧化物物作为催催化剂，一一氧化碳碳和氢气气作为原原料，操操作条件件为压力力30-35MMPa、温温度3000-4400。伴随着合合成技术术的更新新和生产产规模的的扩大，甲甲醇生产产原料也也发生了了变化，由由过去的的以煤和和焦炭气气化为路路线的生生产，发发展到以以天然气气和煤作作为主要要合成原原料的生生产路线线，当前前由天然然气所生生产的甲甲醇约占占甲醇总总生产量量的800%。煤煤作为制制备
13、甲醇醇原料气气的生产产工艺中中，虽然然气化和和净化比比较复杂杂，并且且生产成成本相对对较高，但但对于缺缺少油气气但是富富煤的国国家和地地区，这这种生产产工艺就就成了主主要的原原料路线线，约占占90%。第二章 甲醇精精馏车间间设计2.1甲甲醇精馏馏工艺过过程概述述由粗甲醇醇精制得得到精甲甲醇，采采用的方方法为精精馏法，在在精制的的过程中中，根据据甲醇质质量，可可采用化化学净化化和吸收收的方法法。整个个精制过过程工业业上称之之为粗甲甲醇的精精馏55。2.2常常见工艺艺6比较2.2.1单塔塔精馏甲醇的单单塔精馏馏过程是是将甲醇醇-水-重组分分在一个个塔内进进行分离离的过程程，该方方法可以以获得一一般
14、工业业上所需需要的精精甲醇。优优点是节节约投资资，减少少了热能能的损耗耗；但是是对于纯纯度要求求较高的的下游生生产流程程，一步步精馏得得到的精精甲醇纯纯度远远远不能满满足要求求。2.2.2双塔塔精馏（图图1）甲醇精馏馏中的双双塔精馏馏是最为为普遍应应用的甲甲醇精制制方式。特特点是流流程简单单、操作作方便、一一次投资资少。适适用于精精制含有有二甲醚醚等轻组组分、还还原性杂杂质含量量较低的的粗甲醇醇。其中中，第一一个塔为为预精馏馏塔，第第二个塔塔为主精精馏塔，两两者再沸沸器的热热源都是是来自循循环气压压缩机驱驱动透平平排出的的低压蒸蒸汽。图1，双双塔精馏馏的工艺艺流程预精馏塔塔分离轻轻组分和和溶解性性的气体体，如氢氢气、一一氧化碳碳、二氧氧化碳等等，塔顶顶回流大大部分的的水和甲甲醇。同同时从冷冷凝器里里抽一部部分冷凝凝液以减减少挥发发性较小小的轻组组分。为为减少塔塔顶所排排出气体体中甲醇醇的损失失，可在在塔顶设设置二级级冷凝器器。主精馏塔塔主要除除去重组组分，其其中包括括水、乙乙醇和高高级醇等等，得到到符合要要求的精精甲醇。原原料液从从预塔塔塔底输送送到主塔塔进料口口，高级级醇从加加料板以以下侧线线引出，含含微量甲甲醇的水水从塔底底排
