《45万吨年甲醇精馏系统大学学位论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《45万吨年甲醇精馏系统大学学位论文.doc（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计题目 200kt/a合成氨转化工段工艺设计摘要甲醇最早由木材和木质素干馏制的，故俗称木醇，这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。近年来，世界甲醇的生产能力发展速度较快。甲醇工业的迅速发展，是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。由甲醇转化为汽油方法的研究成果，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。近年来碳一化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。本设计选择了以45万t/a甲醇精馏的产量作为生产计算与设
2、计的任务，参考了河南永城永煤集团龙宇煤化工甲醇厂甲醇精馏的工艺，本设计从工艺角度对其生产过程和主要设备进行了物料衡算、塔设备简捷法计算、热量衡算、换热器设计等工艺计算。关键词：甲醇，精馏，物料衡算，热量衡算AbstracIn the paper Methanol is made of wood and lignin carbonization, the earliest is commonly known as wood alcohol, this is the most simple saturated fat group representatives of alcohol content
3、. In recent years, the world of methanol production capacity development faster. The rapid development of the methanol industry, because methanol is a variety of basic raw material and important solvent of organic products, widely used in organic synthesis, dye, medicine, coating and defense industr
4、ies. Method by methanol into gasoline research achievements, thus opened up by the way of coal into a car fuel. In recent years, the development of c1 chemical industry, methanol to ethanol, ethylene glycol, toluene, xylene, vinyl acetate, acetic anhydride, methyl formate and oxygen resin products s
5、uch as methanol decomposition good performance, is in research, development and industrialization. Methanol chemical industry has become an important field in the chemical industry.This design chose to the output of 450000 t/a methanol distillation as production calculation and design tasks, refer t
6、o the city always in henan wing coal group, long yu chemical methanol factory of methanol distillation process, the design from the perspective of technology, the production process and main equipment for the material balance, the tower equipment simple method of calculation, heat balance calculatio
7、n, heat exchanger design process.Keywords: methanol, distillation, material balance, heat balance目 录1 总论11.1 概况1 1.1.1 甲醇的用途1 1.1.2甲醇精馏工艺技术比较11.1.3 甲醇精馏工艺的概况41.2 精馏的目的和原理和精馏塔的操作和调节51.2.1 粗甲醇的组成与精制要求51.2.2 工艺原理71.2.3 影响因素91.2.4 精馏塔的产品质量控制和调节111.3 甲醇的主要技术规格111.3.1 甲醇的一般性质111.3.2 甲醇的沸点和蒸汽压131.3.3 甲醇-水系
8、统的性质131.4 甲醇精馏工艺流程说明141.4.1 预精馏系统141.4.2 加压精馏系统151.4.3 常压精馏系统152甲醇精馏生产工艺设计及计算162.1 计算参数162.2预精馏塔工艺计算172.2.1物料衡算172.2.2全塔高度和塔径的确定182.3加压精馏塔工艺计算19 2.3.1物料衡算192.3.2热量衡算222.3.3理论塔板数计算232.3.4精馏塔主要尺寸的设计计算252.3.5填料的选择302.3.6塔径设计的计算302.3.7填料层高度的计算322.3.8全塔高度的确定332.4常压精馏塔工艺计算352.4.1物料衡算352.4.2热量衡算382.4.3理论塔板
9、数计算392.4.4精馏塔主要尺寸的设计计算412.4.5填料的选择462.4.6塔径设计的计算462.4.7填料层高度的计算472.4.8全塔高度的确定48 2.4.9全塔高度的确定512.5粗甲醇预热器572.5.1计算定性温度，确定物理常数572.5.2求温差修正系数582.5.3计算所需的传热面积582.5.4分别计算管程和壳程的传热系数592.5.5管壁温度tw612.5.6计算管、壳程的压力降622.6泵的选型642.6.1泵的类型、系列和型号的确定642.6.2轴封型式的确定65参考文献66英文翻译67致 谢69 兰州理工大学石油化工学院毕业设计 第74页1总 论1.1 概况1.
10、1.1 甲醇的用途目前，甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途。甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化率较高，发酵速度快，无毒性，价格便宜。甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。甲醇是容易输送的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，用它作为汽油添加剂可起节约芳烃，提高辛烷值的作用，汽车制造也将成为耗用甲醇的巨大部门，甲醇的消费已
11、超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。特别是随着能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补燃料之称，需用量十分巨大。1我国目前甲醇的产量还较低，但近年来发展速度较快，近五年来甲醇的生产规模有了突飞猛进的发展。从我国能源结构出发，甲醇由煤制的技术已经成熟，近几年由煤制甲醇的工艺已经全面工业化生产，将来在我国甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蕴藏着潜在的巨大市场。我国甲醇工业无疑将迅速发展起来。甲醇汽油是指把甲醇部分添加在汽油里，用甲醇燃料助溶剂复配的M系列混合燃料。其中：M15(在汽油里添加15甲醇)清洁甲醇汽油为车用燃料，分别应用于各种汽油发动机，可以在
12、不改变现行发动机结构的条件下，替代成品汽油使用，并可与成品油混用。甲醇混合燃料的热效率、动力性、启动性、经济性良好，具有降低排放、节省石油、安全方便等特点。世界各国根据不同国情，研发了M3、M5、M15、M20、M50、N85、M100等不同掺和比的甲醇汽油。目前，商用甲醇主要为M85(85甲醇+15汽油)和 M100，M100性能优于M85，具有更大的环境优越性。21.1.2甲醇精馏工艺技术比较工业上粗甲醇精馏的工艺流程，随着粗甲醇合成方法不同而有差异，其精制过程的复杂程度有较大差别，但基本方法是一致的。首先，总是以蒸馏的方法在蒸馏塔的顶部，脱除较甲醇沸点低的轻组分，这时，也可能有部分高沸点
13、的杂质和甲醇形成共沸物，随轻组分一并除去。然后，仍以蒸馏的方法在塔的底部或底侧脱除水和重组分，从而获得纯净甲醇组分。其次，根据精甲醇对稳定性或其他特殊指标的要求，采取必要的辅助方法。近年来，由于催化剂、粗甲醇合成条件以及制取原料气的改进，粗甲醇的精馏过程相应有较大的变更。加上新型精馏设备的使用，对工艺流程也产生一定影响。在决定粗甲醇精馏的工艺流程时，应对这些条件进行综合考虑，并结合到过程中能源消耗的降低，自动化程度的提高，对精甲醇质量的特殊要求等等，合理选择适当的精馏方法。甲醇精馏按工艺主要分为3种: 双塔精馏工艺技术、带有高锰酸钾反应的精馏工艺技术和我国自行开发的三塔精馏工艺技术。双塔精馏工
14、艺技术由于具有投资少、建设周期短、操作简单等优点, 被我国众多中、小甲醇生产企业所采用，尤其在联醇装置中得到了迅速推广。带有高锰酸钾反应的精馏工艺技术仅在单醇生产中用锌铬为催化剂的产品中有应用。近年来,随着甲醇合成铜基催化剂的广泛应用和气体净化水平的提高, 粗甲醇生产中的副反应减少和杂质的降低, 此工艺流程已经很少采用。三塔精馏工艺技术是为减少甲醇在精馏中的损耗和提高热利用率而开发的一种先进、高效和能耗较低的工艺流程,近年来在大、中型企业中得到了推广和应用。精馏塔按内件可分为板式精馏塔和填料型精馏塔。传统的精馏塔大都是以浮阀为主的板式塔, 随着新型板式塔的开发成功, 又出现了导向浮阀、斜孔筛板
15、等结构, 但由于板式塔开孔率低, 介质传质、传热效率差, 总体效果并不太理想。效率较高的填料塔是最近几年才出现的, 采用以高效丝网波纹填料和配套的分布器为核心的精馏技术。相同规模的装置三塔精馏与双塔精馏相比投资增加20%以上, 但运行费用一般可节省20%。企业选择哪种精馏工艺技术,主要取决于企业甲醇实际生产能力、预期生产规模、甲醇市场行情, 以及企业的公用工程水、电、汽的富裕程度等。一般说来,甲醇生产规模在5万t/a以下时宜选择双塔精馏工艺, 因为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技术, 但在5万t/a生产规模以下时其经济技术指标较占优势。5万t/a 以上的企业宜选择三塔精馏工艺, 因为随着生产规模的扩大, 三塔精馏工艺的节能、高效优势才能体现出来。在每万吨甲醇的消耗投资方面三塔精馏低于双塔精馏工艺。3另外, 三塔精馏工艺在双塔精馏装置进行增产、降耗的技术改造中有比较广阔的应用, 是企业扩大现有生产规模较经济、有效的技术措施。在原有双塔流程中仅增加1台加压塔和部分设备, 装置生产能力就能翻1倍；比双塔流程节约能耗20%以上；
