年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究The technical design and research of30kt/amethanoldistillation目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)引言 (1)第1章文献综述 (2)1.1研究背景 (2)1.1.1课题的提出 (2)1.1.2课题的内容 (2)1.1.3课题的方法 (2)1.1.4课题的目的 (2)1.2甲醇的简介 (2)1.2.1甲醇的性质 (2)1.2.2甲醇的用途及其发展 (3)1.3甲醇精馏工艺主要精馏工艺 (4)1.3.1甲醇精馏工艺发展 (4)1.3.2甲醇主要精馏工艺的介绍 (4)1.3.3双塔与三塔精馏技术比较 (5) (6)1.4.1预精馏系统 (6)1.4.2 加压精馏系统 (6)1.4.3常压精馏系统 (6)1.5 甲醇三塔精馏工艺流程操作控制 (7)第2章甲醇精馏工段物料及热量横算 (9)2.1甲醇三塔精馏工艺物料衡算 (9)2.1.1预塔物料衡算 (9)2.1.2加压塔物料衡算 (10)2.1.3常压塔物料衡算 (11)2.1.4粗甲醇中甲醇回收率 (12)2.2 常压精馏塔的能量衡算 (12)第3章常压塔实际塔板数及塔径设计 (16)3.1 常压塔实际塔板数计算 (16)3.1.1常压塔理论塔板数的计算 (16)3.1.2常压塔实际塔板数的计算 (18)3.2塔高的计算 (18)第4章浮阀塔塔盘工艺设计 (20)4.1塔高设计 (20)4.2溢流堰设计 (20)4.3降液管设计 (21)4.4塔板布置及浮阀数目与排列 (22)4.4.1浮阀数目计算 (22)4.4.2浮阀数排列 (23)4.5 塔板流体力学验算及校核 (23)4.5.1气相通过浮阀塔的压降计算 (23)4.5.2降液管液泛校核 (24)4.5.3 液体在降液管内停留时间 (25)4.5.4 雾沫夹带量校核 (25)4.5.5塔板负荷性能 (26)第5章辅助设备的设计 (28)5.1 再沸器与贮罐的设计 (28)5.2接管设计 (28)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究摘要：甲醇是基本的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。
长期以来，甲醇都是被作为农药、医药、染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。
甲醇精馏是甲醇生产中必不可少的单元操作，而精馏塔是甲醇精馏系统的核心设备，是决定甲醇质量和产量的关键所在。
本文的设计和研究对象是三塔甲醇精馏，与传统的两塔精馏相比，三塔精馏制取的精甲醇纯度可达99.99%，且具有热利用率高、节能减耗的优点，越来越多的被广泛推广。
通过对国内外甲醇精馏的工艺发展的了解以及精馏工艺设计的学习，设计出了合理的三塔工艺流程，选择合适的操作条件，在此基础进行了物料和热量衡算，塔高、塔径、塔板数以及塔内件等塔设备的计算。
关键词：甲醇三塔精馏设计流程设备The technical design and research of 30 kt/a methanoldistillationAbstract:Methanol is a basic organic chemical materials and industry products, which occupies an important position in national economy.For a long time,methanol was used as a kind of industrial material in pesticide,medicine,dye and other industries.however,with the development of science and technology,methanol will be applied to more and more fields.Methanol distillation is indispensable to the production of methanol unit operation,and the distillation tower is the major equipment of methanol distillation system,which determines the quality and yield of methanol.The object of article studies three methanol distillation tower,compared with the traditional two methanol,the former produce pure methanol can reach 99.99%.it has been widely used owing to the advantage of high heat utilization and consumption reduction.carring onthe calculation of material and heat balance,height,tower diameter,plate number and tower internal parts by understanding the development of methanol distillation technology and studing the design of distillation technology at home and abroad,which are based on reasonable technical process and conditions.Key words:Methanol three distillation tower design process equipment引言甲醇是重要的有机基本产品，它经羰基化、烷基化、脱氢等反应可得到许多有机化工产品。
在农药、染料、燃料以及三大合成材料的生产过程中，均要以甲醇为原料或溶剂。
精馏是石油，天然气和化学工业中应用最早和最重要的分离技术之一，也是化工生产中投资大员，能耗大户之一，前世界上甲醇生产能力约3000万吨/年[1]。
近年来甲醇生产技术发展很快，其中节能降耗和如何提高产品质量是被关注较多的两个方面，应用先进技术和高效的精馏装置对提高装置的经济性，降低甲醇成本和节能降耗有着重要的作用[2]。
国内一些甲醇精馏生产装置能耗较高、产品收率较低，甚至一些装置的甲醇产品质量较差；同时，国内甲醇产能的扩张很迅速，但是目前新项目设计还是沿袭以往设计为主，没有足够的甲醇精馏系统设计应用理论研究基础[3]。
因此对甲醇精馏工艺作系统的研究对于甲醇精馏系统的合理设计、通过设备改造和调整工艺流程来降低甲醇精馏的能耗、提高甲醇产品质量和收率有突出的现实意义。
要研究和开发一种新工艺，传统的方法是先进行实验，再经过小试、中试、工业规模生产等逐级放大的过程，周期长，投资大。
如果用流程模拟软件，对工艺流程进行模拟，则很容易实现对流程的考察，然后对工艺流程进行设计，确定工艺操作参数，可以用来指导生产或者为装置改造以及新装置的设计提供基础数据。
现本文通过查阅国内外文献和实际生产中的工艺资料，对常规甲醇精馏工艺的不同流程的设计参数进行了总结和分析，并和实际的工艺数据进行了对比，提出了甲醇精馏系统的工艺设计原则和设备设计原则。
在此基础之上，对三塔甲醇精馏工艺流程进行了设计和和设备的计算。
这对甲醇精馏系统提出新的改进流程和全新流程的开发和甲醇工业的发展将具有重要的意义。
第1章文献综述1.1 研究背景1.1.1 课题的提出甲醇精馏是甲醇生产装置的最后一道工序，其能耗约占甲醇生产总能耗20%左右。
甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量、能耗等主要指标，因此选择适合生产需要的精馏技术，是降低成本、节能降耗、提高企济效益和市场竞争力的重要举措。
与传统两塔精馏技术相比，采用三塔精馏技术将会使能耗降低。
1.1.2 课题的内容粗甲醇中含有多种有机杂质和水分，需要精制。
精制过程包括精馏与化学处理。
化学处理主要用碱破坏在精馏过程中难以分离的杂质，并调节pH。
甲醇精馏是将粗甲醇中以二甲醚等为代表的轻馏分在预塔中分出去，然后再将以异丁醇乙醇为代表的重组分和水在主塔中分离出去[4]。
目前，总体来说甲醇精馏的工艺大体可分为两塔工艺流程和三塔工艺流程，本文采用三塔工艺流程则可获得高达99.9%的精甲醇。
1.1.3 课题的方法(1)通过化工原理相关知识和国内外参考文献对甲醇三塔精馏工段进行初步设计，设计出合理的工艺流程，并选择合适的工艺操作参数，对整个流程进行物料衡算和能量衡算；(2)进行塔高、塔径、塔板数及其内件的结构进行设计和计算以及校核，设计出一个可行的常压精馏塔。
(3)利用Auto CAD软件，绘制甲醇精馏工段的带控制点的工艺流程图、常压塔的设备图。
1.1.4 课题的目的本课题是对年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究，甲醇精馏是甲醇合成的下游工序，其目的就是对合成装置来的粗甲醇进行精制，将甲醇中的杂质进行脱除，以生产符合标准的优等级精甲醇产品。
对甲醇精馏工艺作系统的研究对于甲醇精馏系统的合理设计通和设备改造以及调整工艺来降低甲醇精馏的能耗、提高甲醇产品质量和收率具有一定的意义。
1.2 甲醇的简介1.2.1 甲醇的性质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。
分子式C-H4-O，分子量32.04。
常温、常压下，甲醇是易挥发和易燃烧的无色有毒液体，略有酒精气味。
纯甲醇的沸点为64.17℃，杂质的沸点有高有低，低于甲醇沸点的为轻馏分，高于此值的为重馏分。
一般情况下，甲醇中所含轻馏分杂质主要有二甲谜、乙醛、丙酮等，约占粗甲醇重量的1%；重馏分主要有水、异丁醇、异丁醚等约占粗甲醇重量的4～5%[5]。
甲醇能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶。
甲醇和水以任意比互溶，不形成共沸物；和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸混合物。
甲醇有剧毒，内服10ml有失明危险，30ml能导致人死亡，空气中允许最高甲醇蒸汽浓度为0.05mg/h。
遇热、明火或氧化剂易燃烧，其蒸汽能形成爆性混合物，爆炸极限6.0～35%(体积)[1]。
1.2.2 甲醇的用途及其发展甲醇是基础的有机化工原料和优质燃料，用途广泛。
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。