年產(chǎn)20萬噸甲醇精餾工藝設計

目錄TOC\o"1-2"\h\u12917摘要 210052ABSTRACT 325255第一章綜述 4143302.1加壓精餾塔工藝計算 8252702.2常壓精餾塔工藝計算 11242792.3回收精餾塔工藝計算 1516427第三章設備選型 2016500第四章車間布置 22249363.1廠房布局 22287893.2設備布置的設計 2281933.3水電氣管線布局 229206第五章甲醇生產(chǎn)對環(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，作為未來的候補燃料之一，社會對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，它們都是推動甲醇生產(chǎn)進一步發(fā)展的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。通過多年的生產(chǎn)實踐證明，我國普遍采用的甲醇雙塔精餾工藝雖然具有流程簡單、操作方便和運行穩(wěn)定的優(yōu)點，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，以兗礦國宏年產(chǎn)50萬噸甲醇的現(xiàn)有精餾工藝為基礎，進行過程模擬計算和優(yōu)化，即主要是從工藝的角度對生產(chǎn)過程和主要設備進行了物料衡算、塔設備簡捷法計算及熱量衡算等工藝計算，并針對目前運行的系統(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，屬于最簡單的一種飽和醇，是甲基氫氧化物。化學式：CH3OH。很早之前，人類通過對木材進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)：熔點為-97.8℃、沸點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溶劑互溶。甲醇劇毒，誤食5～10ml令人雙目失明，超過30ml會致人死亡。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%（體積百分數(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)中得到廣泛的應用，可以用來生產(chǎn)甲醛、合成橡膠、甲胺、對苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有機化工產(chǎn)品，可以和汽油配比摻燒或代替汽油作為動力燃料以節(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，這對世界能源的節(jié)約和結(jié)構(gòu)的改變，做出了巨大的貢獻。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階段，首先是預精餾階段，其次是主精餾階段。預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烷烴，粗甲醇中的二甲醚等比甲醇輕的有機雜質(zhì)可以在預精餾塔頂部排出。塔底部的出料被送到主精餾塔的進料位置．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)的競爭也變得異常激烈，尤其是隨著計算機自動控制技術(shù)的普遍使用和甲醇精餾新技術(shù)的開發(fā)、應用，傳統(tǒng)的工藝裝置往往因為耗能高，生產(chǎn)效率低下，在市場上逐漸失去了競爭力，因此技術(shù)創(chuàng)新和流程改革必將成為大勢所趨。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)負荷以及對產(chǎn)品純度的要求不同，可做如下劃分：單塔精餾工藝，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，粗甲醇通過一個塔精餾就可以采出精甲醇。在精餾塔中部進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)的粗甲醇首先進入預精餾塔，預精餾塔壓力為常壓。為了盡可能多的除掉粗甲醇中的輕組分，同時減少塔頂不凝氣帶走的甲醇，塔頂設兩個不凝氣冷卻器，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精餾塔，沸點比較低的輕組分（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，預精餾塔底部的甲醇則作為進料，由泵加壓打入主精餾塔進一步精餾。根據(jù)生產(chǎn)負荷不同，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)的粗甲醇進入預精餾塔，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相近的雜質(zhì)組分，還要加入一定量的脫鹽水進行萃取精餾，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槽作為產(chǎn)品，塔底部的含水甲醇則作為進料，由泵打入常壓塔進一步處理。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槽，與加壓塔的采出混合作為產(chǎn)品進行儲存。三塔精餾流程設計比較科學，加壓塔頂部的甲醇蒸汽直接通過常壓塔底部的再沸器進行冷凝，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換熱設備，減少了建設投資，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)預熱后首先進入預精餾塔，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)進入常壓精餾塔底部的再沸器，在給常壓塔提供熱量的同時，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做回流返回加壓精餾塔，根據(jù)回流槽的液位情況，適當采出一部分送至精甲醇儲槽，作為產(chǎn)品進行銷售；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行回流，另一部分采出至產(chǎn)品儲槽，常壓塔底部溶液大部分為水，還有少量甲醇和重組分，為進一步提高甲醇的提取率，這部分溶液打入甲醇回收塔進一步精餾，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槽還是雜醇油儲槽，在回收塔中下部還有一路側(cè)線采出，用來采出高沸點的雜醇油，塔底部的合格廢水送往污水處理站進行生化處理。3、工序任務本工序的任務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高純度級的精甲醇，經(jīng)中間貯罐送往甲醇罐區(qū)，同時副產(chǎn)雜醇油，不凝氣送往鍋爐房，廢水送往蠟回收槽回收蠟。4、裝置工藝特點在現(xiàn)階段，甲醇精餾裝置應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)傳遞提供了一個重要的場所，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，應用的比較普遍，主要原因是那時候的生產(chǎn)負荷低，精餾塔的直徑較小，所以對塔內(nèi)件的設計和加工制造比較容易，現(xiàn)場安裝的時候施工難度小。近年來，隨著化工企業(yè)的快速發(fā)展，精餾裝置的生產(chǎn)負荷越來越高，與之相對應的分離塔尺寸越做越大，同時也帶來一系列的問題，例如：塔內(nèi)嚴重的邊界效應和溝流，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：結(jié)構(gòu)復雜、對加工制造要求較高，現(xiàn)場安裝精度要求高、施工難度大。所以又加快了人們對填料塔的研究，在解決了塔徑擴大帶來的邊界效應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)又多了一個比較重要的內(nèi)件：積液分布器，可以很好地實現(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、負荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點。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]：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，能適應不同負荷，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加壓精餾塔工藝計算2.1.1物料衡算查資料得：M=30.19kg/kmolM甲醇=32kg/kmolM水=18kg/kmol進料量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，在計算過程中可以不予考慮。摩爾含量單位：%進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進料溫度tF（1013kPa）tF=108.1℃，取泡點進料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因為進料為泡點進料q=1，q線會和平衡線相交，所以，根據(jù)交點即可確定最小回流比圖1作圖法求最小回流比由經(jīng)驗得：實際回流比應是最小回流比的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。因為飽和水蒸汽有很多優(yōu)點：來源廣泛、不會使換熱器結(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℃。此裝置的設計的數(shù)據(jù)，tW=133.9℃，tD=127.9℃。下述公式中：下標是1的為甲醇，下標是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荷計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.再沸器的熱負荷和加熱蒸汽消耗量在tW=133.9℃時，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)再沸器的熱負荷為QB=V(IVW-ILW)因釜殘液幾乎為水，故其焓可按純水進行計算，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時水的汽化熱為2069.7kJ/kg。則2.2常壓精餾塔工藝計算2.2.1物料衡算查資料得：M=27.6kg/kmolM甲醇=32kg/kmolM水=18kg/kmol進料量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。摩爾含量單位：%進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進料溫度tF（400kPa）tF=83.9℃，取泡點進料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，℃。按照安托因公式計算的甲醇蒸汽的溫度為67.9℃，因為塔頂幾乎為甲醇，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因為進料為泡點進料q=1，q線會和平衡線相交，所以，根據(jù)交點即可確定最小回流比圖2作圖法求最小回流比由經(jīng)驗得：實際回流比應是最小回流比的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。因為飽和水蒸汽有很多優(yōu)點：來源廣泛、不會使換熱器結(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℃。此裝置的設計的數(shù)據(jù)，tW=101.6℃，tD=66.6℃。上述公式中：下標是1的為甲醇，下標是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荷計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回收精餾塔工藝計算2.3.1物料衡算查資料得：M=18.3kg/kmolM甲醇=32kg/kmolM水=18kg/kmol進料量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。摩爾含量單位：%進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進料溫度tF（700kPa）tF=102.8℃，因為泡點進料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因為進料為泡點進料q=1，q線會和平衡線相交，所以，根據(jù)交點即可確定最小回流比。圖3作圖法求最小回流比由經(jīng)驗得：實際回流比應是最小回流比的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。因為飽和水蒸汽有很多優(yōu)點：來源廣泛、不會使換熱器結(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℃。此裝置的設計的數(shù)據(jù)，tW=105.1℃，tD=84.4℃。上述公式中：下標是1的為甲醇，下標是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對比溫度表2-3沸點下蒸發(fā)潛熱列表依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗計算塔頂溫度下的潛熱86.23℃時，對甲醇：82.02℃時，對甲醇：蒸發(fā)潛熱對水，同理得蒸發(fā)潛熱全凝器的熱負荷計算可以不考慮熱損失QC=（R+1）D(IVD-ILD)選擇泡點回流，與露點相接近，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再沸器的熱負荷為因釜殘液幾乎為水，故其焓可按純水進行計算，即則QB=95.9201×40505.58=3.885×106kJ/h⑵蒸汽用量：查資料知：P在1000kpa時水的汽化熱為2120.45kJ/kg。則

第三章設備選型生產(chǎn)設備的選擇應避免與生產(chǎn)負荷不配套現(xiàn)象的發(fā)生，負荷過大或過小都是一種設計缺陷，都能造成一定的浪費，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)和周邊廠家實際情況相結(jié)合，選擇合適的設備。合格的設備是成功企業(yè)的基礎，設備開工率高才能讓企業(yè)獲得更大的利潤空間，嚴格按設計要求采購設備并進行很好的維護。企業(yè)生產(chǎn)中需要制定設備加油、點巡檢制度，發(fā)現(xiàn)不正常運行狀況及時處理防止更大的設備損壞，控制跑冒滴漏的發(fā)生；預期對設備進行維護檢查，并利用大修期間對重要設備進行全面檢測，杜絕小毛病的存在，對使用壽命到期的零部件提前更換。設備是企業(yè)正常生產(chǎn)的主題靈魂，要完成企業(yè)的正常生產(chǎn)就要維護好設備的正常運行，設備維護的重要性就得到了完全體現(xiàn)。制定設備運行日志和設備維修記錄，及時掌握設備運行情況，便于設備提前維護和設備事故預防，訂購備用器件防治因設備原因造成的生產(chǎn)的中斷。定期設備加油和倒換備用設備，重視專業(yè)技術(shù)人才的招收和培養(yǎng)，配備專業(yè)設備技術(shù)人員并定期進行廠家學習，加強員工設備操作知識培訓，最大限度的減少因設備造成的不必要開停工損失。主要設備一覽表：(1)預精餾塔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﹑安全系數(shù)、生產(chǎn)規(guī)模和建筑結(jié)構(gòu)等來進行整體布局設計。（1）由于壓縮機配套的冷卻設備、油循環(huán)系統(tǒng)、氣體緩沖罐較多，不宜采用單層廠房，多采用兩層廠房設計。（2）由于甲醇流程、工藝復雜，工段操作人數(shù)較少，自動化程度較高，因此在布置時可只安排控制室，廁所等生產(chǎn)輔助設施和行政設施，至于配電室﹑機修室﹑化驗室可以與其他車間共用，在此不做考慮。（3）焦爐煤氣制甲醇要考慮到各工藝的銜接性和安全性，所以布局要同時兼顧經(jīng)濟和安全。（4）廠房供電、消防、通信、應急通道的布局合理。3.2設備布置的設計設備布置的設計，是在滿足生產(chǎn)工藝要求的基礎上，綜合考慮設備安裝與檢修、安全生產(chǎn)、操作及發(fā)展情況來進行的[9]，合理的設備布局有利于生產(chǎn)可持續(xù)的需要，并節(jié)省空間，擴展性強。（1）采用流程式布置，壓縮機及配套的電器設備放在第二層，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雜，為安全和方便操作設置在室外。（3）煤氣、馳放氣水封及甲醇儲槽遠離生產(chǎn)現(xiàn)場。（4）設備運行期間的應急情況處理要考慮到設備備用，做到一開一備、兩開一備三開一備、四開兩備。（5）冷卻設備的循環(huán)水、消防水切換；馳放氣、精脫硫及合成設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)場管道安裝應比設計量稍大，為防止氣蝕管道影響水流量應該在管道上預設排氣閥；各工段進出口閥門處設置旁通閥，便于開關(guān)閥門。（2）電路管線走橋架，線路進入易燃易爆場所時必須具備防爆措施。（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，并在管線低點設置導淋排放點。（4）水、電、氣管線的鋪設要具有安全、便于檢修維護的原則，同時定期安排人員巡檢。

第五章甲醇生產(chǎn)對環(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對環(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)境危害自己為代價發(fā)展經(jīng)濟，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，精餾時預塔、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、氮氣、甲烷等氣體，這部分氣體若排放大氣中會造成環(huán)境污染，同時也是能源的浪費，通過專用的管道送入焦爐回爐燃燒系統(tǒng)做燃料氣將會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，精餾塔排出的甲醇殘夜及生產(chǎn)生活用水，這部分水全部送進污水處理站進行生化處理，合格后進行熄焦。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢油收集后進行外銷回收。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、人身安全使我們時刻面臨的問題，這就要求生產(chǎn)過程中嚴格操作規(guī)程，加大安全知識的學習和安全設備的投入，樹立自身安全意識。本著對他人負責對社會負責的態(tài)度，要求企業(yè)單位加大環(huán)保的投入，杜絕弄虛作假，切實的實現(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%的甲醇殘液，如果廢舊催化劑、甲醇殘液不處理直接排放將會對我們的江河湖泊及地下飲用水造成污染，水生動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。和我們就一個地球，不能為力眼前