畢業(yè)論文---1mta甲醇精餾裝置工藝設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目1Mt/a甲醇精餾裝置工藝設(shè)計（節(jié)能流程）</p><p>　　學(xué) 生 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p

2、><p>　　評 閱 人 </p><p>　　教 學(xué) 站 </p><p>　　專 業(yè) 應(yīng)用化工 </p><p>　　完成日期

3、 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　1Mt/a甲醇精餾裝置工藝設(shè)計（節(jié)能流程）</p><p>　　摘要：本文提出兩種新工藝，目的是使預(yù)塔使用二次蒸汽作為熱源，通過運(yùn)用計算機(jī)對現(xiàn)有

4、工藝和新工藝進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬和對比，證實(shí)了新工藝的可行性，同時得到了新工藝節(jié)能的定量數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用提供依據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 甲醇 精餾 節(jié)能 模擬</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1有機(jī)化合物………

5、…………………………………………………………….</p><p>　　1.2醇類……………………………………………………………………………...</p><p>　　1.3甲醇的概念……………………………………………………………………..</p><p><b>　　2 甲醇</b></p><p>　　2.1甲醇的結(jié)構(gòu)

6、.分子式…………………………………………………………….</p><p>　　2.2甲醇的物理性質(zhì)……………………………………………………………….</p><p>　　2.3甲醇的化學(xué)性質(zhì)………………………………………………………………</p><p>　　2.4甲醇的備置……………………………………………………………………..</p><p&

7、gt;<b>　　3 分離技術(shù)</b></p><p>　　3.1分離技術(shù)的概念………………………………………………………………..</p><p>　　3.2分離技術(shù)的分類……………………………………………………………….</p><p>　　3.2.1蒸餾…………………………………………………………………………</p><

8、;p>　　3.2.2分餾…………………………………………………………………………..</p><p>　　3.2.3精餾………………………………………………………………………….</p><p>　　3.2.4萃取………………………………………………………………………….</p><p>　　4甲醇精餾裝置工藝設(shè)計</p><p>　　

9、4.1繪制精餾裝置圖.................................................................................................</p><p>　　4.2繪制流程圖…………………………………………………………………</p><p>　　4.2.1文字說明…………………………………………………………………

10、…..</p><p>　　4.2.2甲醇制備如何進(jìn)行精餾…………………………………………………….</p><p><b>　　5進(jìn)行計算</b></p><p>　　5.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù).................................................................................

11、........................</p><p>　　5.2模擬方法.........................................................................................................</p><p>　　5.2.1熱力學(xué)方法............................

12、.....................................................................</p><p>　　5.2.2計算模塊的組織.........................................................................................</p><p>　　5.3計

13、算結(jié)果.........................................................................................................</p><p>　　5.3.1三塔流程物料及熱量衡算........................................................................&

14、lt;/p><p>　　5.3.2雙塔流程物料衡算......................................................................................</p><p>　　5.4方案比較.....................................................................

15、.....................................</p><p>　　5.4.1能耗.............................................................................................................</p><p>　　5.4.2塔徑..............

16、...............................................................................................</p><p>　　5.4.3綜合...............................................................................................

17、...............</p><p><b>　　6結(jié)論</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　甲醇是

18、重要的化工原料，以其為原料可生產(chǎn)甲基叔丁醚.甲醛.乙酸.甲酸甲酯.甲胺.二甲醚等，甲醇制烯烴的技術(shù)最近也去得了一定進(jìn)展，甲醇還是一種清潔的燃料，除了直接摻入汽、柴油作為燃料外，燃料電池技術(shù)正越來越受到人們的關(guān)注。在合成甲醇生產(chǎn)過程中，粗甲醇的精餾提純是十分關(guān)鍵的一環(huán)，不僅決定著甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量，而且該工序的能耗對甲醇生產(chǎn)成本有很大的影響。為了降低精餾工序的能耗，目前較大規(guī)模的甲醇裝置大多采用三塔雙效精餾工藝。</p><

19、;p>　　現(xiàn)有三塔雙效精餾工藝一般由預(yù)塔、加壓塔、常壓塔及預(yù)塔和加壓塔的進(jìn)料預(yù)熱器組成，其中加壓塔和常壓塔組成順流雙效精餾流程，而預(yù)塔仍使用水蒸氣作為熱源。</p><p><b>　　1概述</b></p><p><b>　　1.1有機(jī)化合物</b></p><p>　　有機(jī)化合物（organic compoun

20、d）主要由氧元素、氫元素、碳元素組成?！∨c機(jī)體有關(guān)的化合物（少數(shù)與機(jī)體有關(guān)的化合物是無機(jī)化合物，如水），通常指含碳元素的化合物，但一些簡單的含碳化合物，如一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、金屬碳化物、氰化物、碳酸（H2CO3）、硫氰化物等除外，其中心碳原子是以氫鍵結(jié)合。除含碳元素外，絕大多數(shù)有機(jī)化合物分子中含有氫元素，有些還含氧、氮、鹵素、硫和磷等元素。已知的有機(jī)化合物近8000萬種。早期，有機(jī)化合物系指由動植物有機(jī)體內(nèi)取得的物質(zhì) 。 有機(jī)物

21、是生命產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。脂肪、氨基酸、蛋白質(zhì)、糖、血紅素、葉綠素、酶、激素等。生物體內(nèi)的新陳代謝和生物的遺傳現(xiàn)象，都涉及到有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)變。此外，許多與人類生活有密切關(guān)系的物質(zhì)，例如石油、天然氣、棉花、染料、化纖、天然和合成藥物等，均屬有機(jī)化合物。</p><p><b>　　1.2醇類</b></p><p>　　分子中含有跟鏈烴基或苯環(huán)側(cè)鏈上的碳結(jié)合的烴基的化合物叫

22、做醇。其官能團(tuán)為-OH。 烴分子中一個或幾個氫被羥基取代而生成的一類有機(jī)化合物。芳香烴的環(huán)上的氫被羥基取代而生成的化合物不屬醇類而屬酚類。醇根據(jù)所含羥基的多少，可分為一元、二元、三元或多元醇。一個碳原子上一般不能含有兩個羥基，同碳二醇不穩(wěn)定，容易失水形成羰基化合物。醇也可按照連接羥基的碳原子上氫的數(shù)目分為一級醇、二級醇和三級醇。 一般醇為無色液體或固體，含碳原子數(shù)低于12的一元正碳醇是液體，12或更多的是固體，多元醇（如甘油）是糖漿狀物

23、質(zhì)。一元醇溶于有機(jī)溶劑，三個碳以下的醇溶于水。低級醇的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)比同碳原子數(shù)的烴高得多，這是由于醇分子中有氫鍵存在，發(fā)生締合作用。飽和醇不能使溴水褪色。醇化學(xué)性質(zhì)活潑，分子中的碳-氧鍵和氫-氧皆為極性鍵。以羥基為中心可進(jìn)行氫-氧鍵斷裂和碳-氧鍵斷裂兩大類反應(yīng)。另外，與羥基相連的碳原子容易被氧化，生成醛、酮或酸。 </p><p><b>　　1.3甲醇的概念</b></p>&

24、lt;p>　　甲醇系結(jié)構(gòu)最為簡單的飽和一元醇，化學(xué)式CH3OH。又稱“木醇”或“木精”。是無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體。有毒，誤飲5～10毫升能雙目失明，大量飲用會導(dǎo)致死亡?；瘜W(xué)式CH3OH CH4O 相對分子質(zhì)量32.04 它無色澄清液體。微有乙醇樣氣味。易揮發(fā)。易流動。燃燒時無煙有藍(lán)色火焰。能與多種化合物形成共沸混合物。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類和其他有機(jī)溶劑混溶。溶解性能優(yōu)于乙醇，能溶解多種無機(jī)鹽類，如碘化鈉、氯化鈣、硝酸銨

25、、硫酸銅、硝酸銀、氯化銨和氯化鈉等。相對密度(d204)0.7915。熔點(diǎn)-97.8℃。沸點(diǎn)64.7℃。折光率(n20D)1.3292。閃點(diǎn)(閉杯)12℃。易燃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限6.0%～36.5%(體積)。有毒，一般誤飲15ml可致眼睛失明，一般致死量為100～200ml。</p><p><b>　　2 甲醇</b></p><p>　　2.

26、1甲醇的結(jié)構(gòu).分子式</p><p>　　化學(xué)分子式為CH3OH，結(jié)構(gòu)式如下：</p><p><b>　　H </b></p><p><b>　　| </b></p><p><b>　　H—C—O—H</b></p><p><b&g

27、t;　　|</b></p><p><b>　　H</b></p><p>　　分子結(jié)構(gòu)： C原子以sp3雜化軌道成鍵，0原子以sp3雜化軌道成鍵。分子為極性分子。</p><p>　　燃燒熱的值及其燃燒方程式　CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－725.76kJ/mol</p>

28、<p>　　2.2甲醇的物理性質(zhì)</p><p>　　甲醇是一種無色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，常溫下對金屬無腐蝕性（鉛、鋁除外），略有酒精氣味。易燃，其蒸氣與空氣能形成爆炸混合物，完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，同時放出熱量。方程式：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 工業(yè)制法和儲備工業(yè)上用一氧化碳和氫氣的混合氣（合成氣）在一定的條件下制備甲醇。 甲醇可用做溶劑和燃料，也是一種化工原料，主要用

29、于生產(chǎn)甲醛。</p><p>　　2.3甲醇的化學(xué)性質(zhì)</p><p>　　甲醇（Methanol，Methyl alcohol）又名木醇，木酒精，甲基氫氧化物，是一種最簡單的飽和醇?；瘜W(xué)式為CH3OH.甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇在深加工后可作為

30、一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇的生產(chǎn)，主要是合成法，尚有少量從木材干餾作為副產(chǎn)回收。合成的化學(xué)反應(yīng)式為：H2 + CO → CH3OH</p><p>　　合成甲醇可以固體（如煤、焦炭）液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其他可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣凈化（脫硫）變換，除去二氧化碳，配制成一定的合成氣（一氧化碳和氫）。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件。單產(chǎn)甲醇（分高壓法低壓和中壓法），或與

31、合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法）。將合成后的粗甲醇，經(jīng)預(yù)精餾脫除甲醚，精餾而得成品甲醇。</p><p><b>　　2.4甲醇的制備</b></p><p>　　甲醇的制備方法包括：（a)一種烴與蒸汽反應(yīng)生成含有H2 , CO和CO2的混合物；（b）所得到的氣體混合物在催化劑作用下反應(yīng)，生成粗甲醇液體；（c)蒸餾粗甲醇，從低沸點(diǎn)有機(jī)化合物中分離出精制甲醇，并分離出高沸點(diǎn)有

32、機(jī)含酸廢水。所使用的原料烴用上述廢水增濕（該廢水預(yù)先用一種見金屬鹽或氫氧化物中和），然后再用步驟（a）中分離出的冷凝水增濕。 該方法的優(yōu)點(diǎn)：減少生成廢水的量，在其他方法中被焚燒的廢有機(jī)化合物能被循環(huán)使用，用于增濕并在步驟（a）中用于制備合成氣。因?yàn)樵鰸穹謨刹竭M(jìn)行，所以，在廢水增濕烴氣體過程中產(chǎn)生的霧氣能被冷凝水洗滌和中和，減少其腐蝕性。 </p><p><b&g

33、t;　　3分離技術(shù)</b></p><p><b>　　3.1分離的概念</b></p><p>　　如水利科技（一級學(xué)科）；水力學(xué)、河流動力學(xué)、海岸動力學(xué)（二級學(xué)科）；水力學(xué)（水利）（三級學(xué)科）。 可定義為邊界層脫離繞流物體壁面的現(xiàn)象。 如 遺傳學(xué)（一級學(xué)科）；經(jīng)典遺傳學(xué)（二級學(xué)科）。定義為雜合體中成對的等位基因保持獨(dú)立，在形成配子時相互分開，隨機(jī)進(jìn)入不

34、同的配子的遺傳現(xiàn)象。 3.2分離技術(shù)的分類</p><p><b>　　3.2.1蒸餾</b></p><p>　　蒸餾是一種熱力學(xué)的分離工藝，它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點(diǎn)不同，使低沸點(diǎn)組分蒸發(fā)，再冷凝以分離整個組分的單元操作過程，是蒸發(fā)和冷凝兩種單元操作的聯(lián)合。與其它的分離手段，如萃取、Absorption等相比，它的優(yōu)點(diǎn)在于不需使用系統(tǒng)組分以外的其它溶

35、劑,從而保證不會引入新的雜質(zhì)。指利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異而將組分分離的傳質(zhì)過程。將液體沸騰產(chǎn)生的蒸氣導(dǎo)入冷凝管，使之冷卻凝結(jié)成液體的一種蒸發(fā)、冷凝的過程。蒸餾是分離混合物的一種重要的操作技術(shù)，尤其是對于液體混合物的分離有重要的實(shí)用意義。 蒸餾沸點(diǎn)差別較大的混合液體時，沸點(diǎn)較低者先蒸出，沸點(diǎn)較高的隨后蒸出，不揮發(fā)的留在蒸餾器內(nèi)，這樣，可達(dá)到分離和提純的目的。故蒸餾是分離和提純液態(tài)化合物常用的方法之一。</p>&l

36、t;p><b>　　3.2.2分餾</b></p><p>　　分餾 與蒸餾相同，即分離幾種不同沸點(diǎn)的揮發(fā)性成分的混合物方法;混合物先在最低沸點(diǎn)下蒸餾,直到蒸氣溫度上升前將蒸餾液作為一種成分加以收集。蒸氣溫度的上升表示混合物中的次一個較高沸點(diǎn)成分開始蒸餾。然后將這一組分開收集起來。 分餾是分離提純液體有機(jī)混合物的沸點(diǎn)相差較小的組分的一種重要方法。石油就是用分餾來分離的。 分餾在常壓下進(jìn)

37、行，獲得低沸點(diǎn)餾分，然后在減壓狀況下進(jìn)行，獲得高沸點(diǎn)餾分。 每個餾分中還含有多種化合物，可以再進(jìn)一步分餾。 分餾是利用分餾柱將多次氣化—冷凝過程在一次操作中完成的方法。因此，分餾實(shí)際上是多次蒸餾。它更適合于分離提純沸點(diǎn)相差不大的液體有機(jī)混合物。 分餾的必要性：（1）蒸餾分離不徹底。（2）多次蒸餾操作繁瑣，費(fèi)時，浪費(fèi)極大。 </p><p>　　分餾的原理：混合液沸騰后蒸氣進(jìn)入分餾柱中被部分冷凝，冷凝液在下降途中與

38、繼續(xù)上升的 蒸氣接觸，二者進(jìn)行熱交換，蒸汽中高沸點(diǎn)組分被冷凝，低沸點(diǎn)組分仍呈蒸氣上升，而冷凝液中低沸點(diǎn)組分受熱氣化，高沸點(diǎn)組分仍呈液態(tài)下降。結(jié)果是上升的蒸汽中低沸點(diǎn)組分增多，下降的冷凝液中高沸點(diǎn)組分增多。如此經(jīng)過多次熱交換，就相當(dāng)于連續(xù)多次的普通蒸餾。以致低沸點(diǎn)組分的蒸氣不斷上升，而被蒸餾出來；高沸點(diǎn)組分則不斷流回蒸餾瓶中，從而將它們分離</p><p><b>　　3.2.3精餾</b>&

39、lt;/p><p>　　一種利用回流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業(yè)上應(yīng)用最廣的液體混合物分離操作，廣泛用于石油、化工、輕工、食品、冶金等部門。精餾操作按不同方法進(jìn)行分類。根據(jù)操作方式，可分為連續(xù)精餾和間歇精餾；根據(jù)混合物的組分?jǐn)?shù)，可分為二元精餾和多元精餾；根據(jù)是否在混合物中加入影響汽液平衡的添加劑，可分為普通精餾和特殊精餾（包括萃取精餾、恒沸精餾和加鹽精餾）。若精餾過程伴有化學(xué)反應(yīng)，則稱為反應(yīng)精餾。&l

40、t;/p><p>　　精餾是將由揮發(fā)度不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中同時多次地進(jìn)行部分汽化和多次部分冷凝，使其分離成較純態(tài)組分的過程。雙組分混合液的分離是最簡單的精餾操作。典型的精餾設(shè)備是連續(xù)精餾裝置，包括精餾塔、再沸器、冷凝器等。精餾塔供汽液兩相接觸進(jìn)行相繼傳質(zhì)，位于塔頂?shù)睦淠魇拐魵獾玫讲糠掷淠?部分凝液作為回流液返回塔頂,其余餾出液是塔頂產(chǎn)品。位于塔底的再沸器使液體部分汽化，蒸氣沿塔上升，余下的液體作為塔

41、底產(chǎn)品。進(jìn)料加在塔的中部,進(jìn)料中的液體和上塔段來的液體一起沿塔下降,進(jìn)料中的蒸氣和下塔段來的蒸氣一起沿塔上升。在整個精餾塔中，汽液兩相逆流接觸，進(jìn)行相際傳質(zhì)。液相中的易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相，汽相中的難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相。對不形成恒沸物的物系，只要設(shè)計和操作得當(dāng)，餾出液將是高純度的易揮發(fā)組分，塔底產(chǎn)物將是高純度的難揮發(fā)組分。進(jìn)料口以上的塔段，把上升蒸氣中易揮發(fā)組分進(jìn)一步提濃，稱為精餾段；進(jìn)料口以下的塔段，從下降液體中提取易揮發(fā)組分,稱為提餾段。

42、兩段操作的結(jié)合,使液體混合物中的兩個組分較完全地分離，生產(chǎn)出所需純度的兩種產(chǎn)品。當(dāng)使 n組分混合液較完全地分離而取得n個高純度單組分產(chǎn)品時，須有n-1個塔。 </p><p>　　精餾過程的節(jié)能精餾過程的核心在于回流，而回流必須消耗大量能量。降低能耗是精餾過程發(fā)展的重大課題。除了選擇經(jīng)濟(jì)上合理的回流比外，主要的節(jié)能措施有：①熱泵精餾。將塔頂蒸氣絕熱壓縮（見熱力學(xué)過程）升溫后，重新作為再沸器的熱源(見熱泵蒸發(fā))；②

43、多效精餾。精餾裝置由壓力依次降低的若干個精餾塔組成，前一精餾塔塔頂蒸氣用作后一精餾塔再沸器的加熱蒸氣（見多效蒸發(fā)）；③采用高效精餾塔，可用較小的回流比；采用高效換熱器，可降低傳熱溫度差，這樣就可以減少有效能失。④采用電子計算機(jī)對過程進(jìn)行有效控制，減小操作裕度，確保過程在最低能耗下進(jìn)行。</p><p><b>　　3.2.4萃取</b></p><p>　　萃取，又稱

44、溶劑萃取或液液萃?。ㄒ詤^(qū)別于固液萃取,即侵?。喾Q抽提（通用于石油煉制工業(yè)），是一種用液態(tài)的萃取劑處理與之不互溶的雙組分或多組分溶液，實(shí)現(xiàn)組分分離的傳質(zhì)分離過程，是一種廣泛應(yīng)用的單元操作。 利用相似相溶原理。 利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數(shù)[1]的不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。經(jīng)過反復(fù)多次萃取，將絕大部分的化合物提取出來。 </p><p>　　4甲醇精餾裝置工藝設(shè)

45、計</p><p>　　4.1繪制精餾裝置圖.</p><p><b>　　精餾裝置圖</b></p><p>　　4.2繪制甲醇精餾工藝流程圖</p><p><b>　　4.2.1文字說明</b></p><p>　　粗甲醇03在換熱器C-01中被加壓塔塔底餾出液加熱后進(jìn)

46、入加壓精餾塔E-01的中不進(jìn)行精餾，塔頂餾出物在換熱器C-02中將常壓精餾塔的釜液加熱蒸發(fā)后一部分回到塔頂，一部分（05）作為產(chǎn)品。塔底餾出液經(jīng)熱交換后進(jìn)入常壓精餾塔E-02中部進(jìn)行精餾。塔頂餾出物06與05 一樣作為產(chǎn)品。塔底餾出液一部分經(jīng)加熱蒸發(fā)后回到塔底，一部分（07）作為廢水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。側(cè)提物08中主要含有甲醇.水和雜醇，進(jìn)入回收塔E-03的中部進(jìn)行甲醇蒸餾回收。塔頂餾出物11中主要含有甲醇，被送入粗甲醇儲罐，重新進(jìn)入甲醇

47、精餾系統(tǒng)。塔底和側(cè)提物合并后進(jìn)入雜醇油罐或進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。</p><p>　　4.2.2甲醇制備如何進(jìn)行精餾</p><p>　　一種高純度甲醇的制備方法，包括如下步驟：粗甲醇依次送入預(yù)精餾塔、加壓塔和復(fù)合常壓塔進(jìn)行精餾，分別由加壓塔塔頂和復(fù)合常壓塔塔頂獲得精制純化的甲醇。采用本發(fā)明的方法，可將純度為95.50(wt％)的合成甲醇精制為高純度的甲醇，質(zhì)量符合規(guī)定的指標(biāo)。本發(fā)明流程簡單，

48、具有廣泛的應(yīng)用前景。 　</p><p>　　一種高純度甲醇的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：粗甲醇依次送入由規(guī)整填料預(yù)精餾塔(1)、加壓塔(2)和復(fù)合常壓塔(6)進(jìn)行精餾，分別由復(fù)合加壓塔(2)塔頂和復(fù)合常壓塔(6)塔頂獲得精制純化的甲醇。</p><p><b>　　5進(jìn)行計算</b></p><p><b>　　5.1基礎(chǔ)數(shù)

49、據(jù)</b></p><p>　　粗甲醇的組成見表1。初始條件：物料（粗甲醇）總流率為13431kg/h.溫度40℃.壓力為4bar(G).</p><p>　　表1 粗甲醇組成 （wt%）</p><p>　　各精餾塔壓力見表2。</p><p>　　表2 精餾塔壓力

50、 （bar（G））</p><p><b>　　5.2模擬方法</b></p><p>　　計算機(jī)模擬是研究化工工藝過程的有效途徑，采用化工流程模擬軟件PRO/II來模擬甲醇精餾系統(tǒng)。</p><p>　　5.2.1熱力學(xué)方法</p><p>　　物系主要組分為甲醇和水，另外還有二甲醚.少量

51、的CO2.CO.H2.CH4.N2.Ar等氣體及高沸物（主要為異丁醇）。正確模擬一個化工過程，使用適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)方法和數(shù)據(jù)是非常重要的。醇水系統(tǒng)屬于強(qiáng)非理想液體混合物，這里所用的化工流程模擬軟件PRO/II提供一組專門的熱力學(xué)方法，即把特殊的醇數(shù)據(jù)庫與NRTL方程相結(jié)合來計算K值。NRTL方程是基于局部組成的理論而導(dǎo)出的液體活度系數(shù)方程，它已成功地應(yīng)用于許多強(qiáng)非理想混合物和部分混溶系數(shù)。當(dāng)使用液體活度方法時，組分的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度是純液體的逸

52、度，對于超臨界氣體以及水中的微量溶質(zhì)，使用無限稀釋下定義的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)會更方便，因此選用亨利定律以便更準(zhǔn)確方便地模擬不凝氣在甲醇及水中的溶解度。此外，三塔流程中加壓塔的操作壓力為5.6～6.0bar(G),</p><p>　　選用修改后的非理想氣體狀態(tài)方程SRKM來計算逸度系數(shù)。</p><p>　　5.2.2計算模塊的組織</p><p>　　甲醇精餾系統(tǒng)主要是串聯(lián)

53、計算即三塔串聯(lián)和雙塔串聯(lián)。</p><p>　　常規(guī)塔的塔頂冷凝器相當(dāng)于一塊理論板，可以作為塔系的一部分一次性解出，但是甲醇精餾工藝的特點(diǎn)是預(yù)精餾塔的塔頂兩極冷凝。這種冷凝方式顯然不同于每塊塔板的蒸餾過程，因此，采用撕裂回流的方法，把塔頂冷凝器作為一個獨(dú)立的單元模塊來模擬，計兩臺串聯(lián)換熱器的液相產(chǎn)品經(jīng)過分離罐后作為塔頂進(jìn)料引入塔系，以此模擬回流。</p><p>　　對于三塔精餾，加壓塔塔

54、頂冷凝器同時作為常壓塔塔釜再沸器，如果嚴(yán)格規(guī)定分離要求分別計算兩塔，由于計算值與設(shè)計值存在的誤差，常壓塔再沸器熱負(fù)荷與加壓塔頂冷凝器負(fù)荷不一定相等，而且只能核算而無法進(jìn)行流程的優(yōu)化研究。因此，加壓塔同樣采用預(yù)精餾塔的模擬方法，單獨(dú)計算塔頂冷凝器，并規(guī)定其熱負(fù)荷絕對值等于常壓塔再沸器的熱負(fù)荷。計算結(jié)果表明，這種方法模擬雙效精餾是簡單可行的。</p><p><b>　　5.3計算結(jié)果</b>&

55、lt;/p><p>　　5.3.1三塔流程物料及熱量衡算</p><p>　　由三塔流程物熱平衡設(shè)計值與計算值的結(jié)果對比見表3和表4。由表3可知，各物流點(diǎn)的溫度.壓力.組成以及塔頂冷凝器.塔釜再沸器負(fù)荷的計算值均與設(shè)計值吻合較好，說明該方法完全可以對甲醇精餾系統(tǒng)進(jìn)行模擬。</p><p>　　表3 三塔流程物料衡算結(jié)果 （wt%）&l

56、t;/p><p>　　表4 三塔流程熱量衡算結(jié)果 （Gcal/h）</p><p>　　注：設(shè)計值指國內(nèi)某裝置的設(shè)計值。</p><p>　　5.3.2雙塔流程物料衡算</p><p>　　用同樣的熱力學(xué)方法，采用三塔精餾中的粗甲醇進(jìn)了，產(chǎn)品仍然是40℃.12500kg/h的精甲醇，將三塔流程改為典型的雙塔流程進(jìn)行

57、模擬。由于甲醇三塔精餾模擬效果比較理想，所以雙塔精餾的模擬也應(yīng)該是可信的，結(jié)果見表5。</p><p>　　計算結(jié)果表明，精甲醇的質(zhì)量達(dá)到三塔流程的要求，產(chǎn)量也基本符合要求。因此，可以用PRO/II軟件的計算來對兩種工藝方法進(jìn)行比較分析。</p><p>　　表5 雙塔流程物料衡算結(jié)果 （wt%）</p><p><b&g

58、t;　　5.4方案比較</b></p><p>　　為了準(zhǔn)確全面考察雙塔流程和三塔流程的綜合經(jīng)濟(jì)性能，選擇合理的精餾工藝路線，采用同樣的進(jìn)料組成并保證同樣的分離要求，分別就1Mt/a.0.5Mt/a.0.25Mt/a三種生產(chǎn)規(guī)模的甲醇精餾工藝設(shè)計的比較分析。</p><p><b>　　5.4.1能耗</b></p><p>　　雙

59、塔流程與三塔流程在不同規(guī)模下的甲醇精餾裝置能耗比較見表6。</p><p>　　表6 能耗比較 （t/h）</p><p>　　注：冷卻水的消耗是指33℃的冷卻水被加熱到43℃；蒸汽是指3.5bar(G)的低壓蒸汽。</p><p><b>　　比較結(jié)果表明：</b></p>

60、<p>　　兩種流程中預(yù)精餾塔的分離要求及操作條件完全相同，所以能耗相同。</p><p>　　不論是三塔流程，還是雙塔流程，單位時間所耗用的冷卻水量以及消耗的蒸汽量與生產(chǎn)規(guī)模成正比，幾同一個流程不同規(guī)模的噸甲醇能耗是相同的。</p><p>　　三塔流程所有的冷卻水量和蒸汽量大大小于雙塔流程。究其原因：①雙效精餾中的常壓塔不需外界供熱，從而降低了熱能消耗；②以1Mt/a為例

61、，三塔流程加壓塔和常壓塔的回流量小，見表7，因此耗用的蒸汽量及冷卻水量均相對較小。說明三塔流程是一種節(jié)能型工藝。</p><p>　　表7 回流量比較 （Kmol/h）</p><p><b>　　5.4.2塔徑</b></p><p>　　在假定塔板數(shù)和板間距不變的情況下，運(yùn)用化工模擬軟件PRO/II

62、中提供的塔水力學(xué)計算模塊對不同規(guī)模不同流程的各塔的塔徑作了粗略估算，見表8。PRO/II軟件長期的使用經(jīng)驗(yàn)證明，雖然計算的塔徑并不一定能代表實(shí)際裝置的塔徑，但作為研究數(shù)據(jù)完全可以說明問題。</p><p>　　表8 精餾塔塔徑比較 （mm）</p><p><b>　　由表8可知：</b></p><

63、;p>　　塔徑的變化與生產(chǎn)模式不成比例。生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大一倍，塔徑擴(kuò)大的最大幅度僅為33%。</p><p>　　在設(shè)備材質(zhì)相同，塔結(jié)構(gòu)，塔板數(shù)和板間距不變的情況下，塔徑可以作為衡量塔設(shè)備投資的表證因素。倆中劉政預(yù)精餾塔操作條件相同，故塔徑相同。由于三塔流程中的加壓精餾塔采用了加壓操作，并于塔頂采出部分精甲醇產(chǎn)品，只有塔底甲醇和睡進(jìn)入進(jìn)入常壓塔，所以三塔流程中的兩個主精餾塔塔徑均小于雙塔流程主塔塔徑。從整體流程

64、來看，曾加一個塔系統(tǒng)，投資也增加</p><p><b>　　5.4.3綜合</b></p><p>　　與雙塔流程相比，三塔流程利用蒸汽潛熱的多重效用，充分達(dá)到節(jié)能目的，但其總投資增加。為了正確評價流程的經(jīng)濟(jì)性能，表9分表列出了兩種流程的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</p><p>　　表9 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</p><p>　

65、　從表9可見：①雖然三塔流程的投資有所增加，但是由于能耗大幅度下降，操作費(fèi)用也顯著降低;②正如前面能耗及塔徑計算結(jié)果的比較所證明，由于同一流程設(shè)備投資增加的幅度較生產(chǎn)規(guī)模增加的幅度小得多，而噸甲醇能耗保持不變，所以同一流程投資的返本期隨著生產(chǎn)的規(guī)模的增加而縮短；③對于1Mt/a甲醇的三塔流程精餾裝置，較同一規(guī)模的雙塔流程超投資部分的返本期為0.23年，即不到三個月，三塔流程增加的投資就被收回。顯然，剩余投資的返本期三塔流程較雙塔流程短。

66、</p><p><b>　　6結(jié)論</b></p><p>　　通過計算分析表明，只有綜合考慮所分離物系的具體特性.投資與經(jīng)營等因素，并結(jié)合生產(chǎn)及要求，才能找到最可靠.最經(jīng)濟(jì)的甲醇精餾工藝方案。</p><p>　　致  謝經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是

67、通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。     在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系

68、更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。在此要感謝我的指導(dǎo)老師xx對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非