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1、-年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究毕业论文-第 28 页 年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究The technical design and research of 30kt/a methanoldistillation 目 录摘要Abstract引 言1第1章 文献综述21.1研究背景21.1.1课题的提出21.1.2课题的内容21.1.3课题的方法21.1.4课题的目的21.2甲醇的简介21.2.1甲醇的性质21.2.2甲醇的用途及其发展31.3甲醇精馏工艺主要精馏工艺41.3.1甲醇精馏工艺发展41.3.2甲醇主要精馏工艺的介绍41.3.3双塔与三塔精馏技术比较51.4 甲醇三塔工艺流程介
2、绍61.4.1预精馏系统61.4.2 加压精馏系统61.4.3常压精馏系统61.5 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92.1甲醇三塔精馏工艺物料衡算92.1.1预塔物料衡算92.1.2加压塔物料衡算102.1.3常压塔物料衡算112.1.4粗甲醇中甲醇回收率122.2 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163.1 常压塔实际塔板数计算163.1.1常压塔理论塔板数的计算163.1.2常压塔实际塔板数的计算183.2塔高的计算18第4章 浮阀塔塔盘工艺设计204.1塔高设计204.2溢流堰设计204.3降液管设计214.4塔板布置及浮阀数目
3、与排列224.4.1浮阀数目计算224.4.2浮阀数排列234.5 塔板流体力学验算及校核234.5.1气相通过浮阀塔的压降计算234.5.2降液管液泛校核244.5.3 液体在降液管内停留时间254.5.4 雾沫夹带量校核254.5.5塔板负荷性能26第5章 辅助设备的设计285.1 再沸器与贮罐的设计285.2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
4、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 methanol distilla
5、tionAbstract: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 te
6、chnology,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 stu
7、dies 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 on the calculation of material and heat balance,height,tower d
8、iameter,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 pr
9、ocess 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
10、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
11、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.
12、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
13、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
14、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45%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0.05
15、mg/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6.035%(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。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。甲醇的消费已超过其传统用途，潜在
16、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6。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，甲醇将开辟了更多新的用途。近年来随着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7。在世界基础有机化工原料中，甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，是一种很重要的大宗化工产品。它作为有机化工原料，用来生产各种有机化工产品。虽然目前世界甲醇市场已供大于求，而且新建装置还将继续建成投产，
17、但是根据专家对汽车代用能源的预测，甲醇是必不可少的替代品之一；另外，甲醇下游产品的开发也会进一步促进甲醇工业的发展。因此，甲醇工业的发展前景还是比较乐观的。我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991年，我国的生产能力仅为70万吨，截止2004年底，我国甲醇产能已达740万吨，117家生产企业共生产甲醇440.65万吨，2005年甲醇产量达到500万吨，比2004年增长22.2%，进口量99.1万吨，因此下降3.1%。但我国甲醇工业目前还在一定程度上面临着进口产品的冲击，原因是国内大部分装置规模小、技术落后、能耗高、造成生产成本高，无法与国外以天然气为原料的大型或超大型甲醇
18、装置抗衡。通过多年来技术引进及国内科研院所、高校的研究开发，目前我国甲醇工业已基本使用了国外各种类型的传统低压气相法反应装置等8。1.3 甲醇精馏工艺的主要精馏工艺 1.3.1 甲醇精馏工艺发展甲醇精馏是甲醇生产技术中重点研究与攻关的课题之一。多年来世界各国对甲醇精馏技术开展了大量的工作，特别是世界著名的英国ICI，德国lurgl和日本三菱瓦斯等均开发出了自己独特的精馏技术。我国的精馏技术也在逐年改进，产品甲醇的质量不断提高9。近年来随着甲醇下游衍生产品开发，对甲醇质量提出了更高的要求，国内就逐渐出现了甲醇精馏三塔流程(预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔)和四塔流程(预精馏塔、加压精馏塔、常压精
19、馏塔、回收塔)10。这2种流程的出现为生产高纯度甲醇提供了技术和工艺保证。目前对国内外已工业化应用较多的甲醇精馏技术来说，基本上分为两塔和三塔流程，而塔型上大多选用浮阀塔。两塔流程也称常压流程，是使用最早、最多的技术。但无论是二塔还是三塔流程，大致以预塔脱除轻组份杂质，主塔脱除重组份杂质。轻组份杂质一般均可回收利用，而重组份杂质一部分作为丁基油采出，剩余的则随废水排放。1.3.2 甲醇主要精馏工艺的介绍(1)双塔流程甲醇的双塔精馏分2个阶段：从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。在预塔中脱除轻馏分，主要是二甲醚。塔顶经部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚
20、等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔，主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也可认为是常压操作，进一步把高沸点的重馏分杂质脱除，主要是水、异丁基油等。塔顶得到精甲醇产品经精馏甲醇冷却器冷却至常温后就可得到纯度符合国家指标的精甲醇产品11。塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统。该工艺具有流程简单、运行稳定、操作方便、一次投资少的特点，适合原料粗甲醇中二甲醚等轻组分和还原性杂质量较低的粗甲醇加工12。(2)三塔流程从合成工序来的粗甲醇进入预精馏塔，先在塔顶除去轻组分及不凝气，塔底含水甲醇由泵送加压塔。塔顶甲醇蒸气全凝后，部分作为回流经回流泵返回塔顶，其余
21、作为精甲醇产品送产品储槽，塔底含水甲醇则进常压塔。同样，常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流，一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。甲醇的三塔双效流程中，预后甲醇入加压塔，此塔塔顶出汽不经塔顶冷凝器，而是直接入常压塔底部作为其再沸器的热源，这样既节省加热蒸汽，还节省冷却水，达到节能的目的13。因此，加压塔和常压塔形成双效精馏。为了保证常压塔底再沸器有必要的传热温差，双效的前一塔必须加压才能使其塔顶出汽具有较高的温度，因此三塔双效精馏也称为三塔加压双效精馏14。甲醇三塔精馏工艺技术是减少了甲醇在精馏过程中的损耗，提高甲醇的收率和产品质量而设计的。预精馏塔后的冷凝器采用一级冷凝，用以脱除二甲醚等低
22、沸点的杂质，控制冷凝器气体出口温度在一定范围内。在该温度下，几乎所有的低沸点馏分都为气相，不造成冷凝回流。脱除低沸点组分后，采用加压精馏的方法，提高甲醇气体分压与沸点，减少甲醇的气相挥发，从而提高了甲醇的收率。作为一般要求的精甲醇经加压精馏塔后就可以达到合格的质量。如作为特殊需要，则再经过常压精馏塔的进一步提纯。生产中加压塔和常压塔同时采出精甲醇，常压塔的再沸器热量由加压塔的塔顶气提供，不需要外加热源。因此该工艺技术生产能力大，节能效果显著，特别适合较大规模的精甲醇生产。1.3.3 双塔与三塔精馏技术比较(1)工艺流程： 三塔精馏与双塔精馏在流程上的区别在于三塔精馏采用2台主精馏塔(其中1台是
23、加压塔和1台常压塔），较双塔流程多1台加压塔。这样在同等的生产条件下降低了主精馏塔的负荷，并且常压塔利用加压塔塔顶的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏既节约蒸汽，又节省冷却水15。(2)蒸汽消耗：在消耗方面，由于常压塔加压塔的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏的蒸汽消耗相比双塔精馏要低。(3)产品质量：三塔精馏与双塔精馏在产品质量上最大的不同是三塔精馏制取的精甲醇中乙醇含量低，而双塔精馏制取的精甲醇中乙醇含量为40010-650010-6，三塔精馏制取的精甲醇纯度可达99.99%，含有的有机杂质相对较少16。(4)设备投资：三塔精馏的流程较双塔精馏流程要复杂，所以在投资方面，同等规模三塔精馏的
24、设备投资要比双塔精馏高出20%30%。(5)操作方面：双塔精馏具有流程简单，运行稳定的特点，在操作上较三塔精馏要方便简单。虽然三塔精馏技术的一次性投入要比双塔精馏高出20%-30%，但是从能源消耗、精甲醇质量上都要优于双塔精馏，特别是能耗低的优点十分突出。随着三塔精馏生产规模的扩大，能耗还有进一步下降的空间。综合考虑各项因素，设计采用三塔精馏工艺。通过对精馏系统的研究优化工艺参数，对年产3万吨甲醇精馏工艺进行设计。1.4 甲醇三塔工艺流程介绍1.4.1 预精馏系统来自甲醇合成装置的粗甲醇，首先进入粗甲醇预热器的管程，被壳程的低压蒸汽冷凝液加热后进入预精馏塔的上部，预精馏塔顶部出来的气相，首先进
25、入预精馏塔冷凝器的壳程，物料被管程的循环冷却水冷却，冷却下来的液体进入预精馏塔回流槽中，回流槽中的甲醇溶液经预精馏塔回流泵送入预精馏塔的顶部作回流液。预精馏塔塔釜的预后甲醇经液位控制后去加压精馏塔进一步精馏。低压蒸汽进入预精馏塔的再沸器，对管程的介质进行加热来为预精馏塔精馏提供热量。 1.4.2 加压精馏系统预精馏塔出来的预后甲醇，经加压精馏塔给料泵加压后，进入加压精馏塔的管程，被壳程介质加热到泡点后进入加压精馏塔的下部，塔顶出来的甲醇蒸汽进入常压塔的再沸器管程为其提供热量，被管程的介质冷凝后进入加压精馏塔回流槽，回流槽中出来的冷凝液甲醇，部分经加压精馏塔回流泵加压后进入加压精馏塔顶作回流液，
26、其余的甲醇液进入加压精馏塔精甲醇冷却器，被管程的循环冷却水冷却后，去精甲醇储罐。出加压精馏塔釜液去常压精馏塔继续精馏。1.4.3 常压精馏系统加压塔塔底的甲醇、高沸组分、水等进入常压塔，常压塔顶馏出精甲醇产品，在进料板下方设置侧线抽出，抽出物主要为甲醇、水和高沸点组分，塔顶出来的气相，进常压精馏塔冷凝器的壳程，被管程的循环冷却水冷却后进入回流槽，回流槽出来的液体经常压精馏塔回流泵加压后，部分进常压精馏塔顶部作回流液，部分冷却后进入精甲醇槽，中间液体冷却后去杂醇油储罐。精馏塔底出来的釜液，含有微量的甲醇和有机物，经废水冷却器中的循环冷却水冷却后送入残液槽，然后送出界区去污水生化处理装置。预精馏塔
27、加压精馏塔常压精馏塔 预塔顶出料 加压塔顶出料 常压塔顶出料 粗甲醇 碱液 水预塔顶出料 加压塔顶出料 常压塔顶出料 图1.1 甲醇三塔精馏流程简图1.5 甲醇三塔精馏工艺流程操作控制(1)预塔塔顶不凝气温度的控制在三塔精馏流程中，预塔的主要作用是脱除甲酸甲酯、二甲醚、丙酮等轻组分杂质。不凝气温度的高低决定着轻组分的脱除效果。不凝气温度应采取动态控制的手段。在催化剂使用初期，合成副反应较少，不凝气温度可以适当控制低些， 一般控制在2532；在催化剂使用中、后期，不凝气温度应逐步提高，但也不要控制得太高，一般控制在384217。(2)预塔补水的操作 预塔补水是稳定和提高精甲醇水溶性及稳定性的一项
28、重要操作手段。预塔补水操作的关键是补水量的控制和适宜补水部位的选择。当正常操作精甲醇的水溶性和高锰酸钾值不易达到质量指标时，可以适当增加补水量，但补水量不易控制过高，否则会明显降低预塔的生产能力，增加蒸汽和动力消耗，同时对三塔其他工艺条件的控制也会带来一定难度18。补水量控制在6%8%。(3)保证预塔足够的回流量 为有效脱除轻组分杂质，保证预塔足够的回流量是非常必要的，但回流量不能太大，否则会增加能耗。要保证预塔足够的回流量，仅靠控制预塔塔顶的温度和压力是不够的，必须通过控制预塔再沸器的蒸汽量和预塔冷凝器的冷却水量来协同调节。(4)控制适宜的预塔冷凝器温度 控制预塔冷凝器在适宜温度下运行是维持
29、产品质量、降低消耗重要手段19。预塔冷凝器的温度若控制得太低，轻组分杂质不易彻底脱除；温度控制得太高，虽有利于轻组分杂质的脱除，但又会造成不凝气温度的升高，导致甲醇蒸汽的流失。预塔冷凝器的回流温度控制在4850。(5)预塔加碱量的控制为了防止粗甲醇中的酸性物质对管道和设备造成腐蚀，向粗甲醇中加入少量5%左右的NaOH溶液，将粗甲醇的pH值控制在7.58左右。(6)加压塔塔顶压力的控制加压塔加压是实现甲醇双效精馏的前提，塔顶压力高则塔顶蒸汽温度升高，才能保证常压塔再沸器有足够的传热温差、传热效果和生产低乙醇含量的甲醇。加压塔操作压力对体系的汽液平衡有一定影响。加压塔塔顶的压力要在实现加压塔和常压
30、塔热量互用的前提下，依据加压塔塔顶蒸汽的露点恰好是常压塔塔釜液体的泡点，保证操作过程中的操作费用较低下确定。全面考虑，加压塔塔顶压力取0.550.6Mpa14。(7)加压塔、常压塔采出比例的合理分配和平衡加压塔塔顶甲醇饱和蒸汽作为常压塔塔底再沸器热源，一旦两塔采出比例控制不当，就会影响两塔的热量平衡，影响两塔的运行，最终影响产品的质量和产量。将加压塔和常压塔的采出大致按2:1的比例进行分配，既为常压塔提供了足够的热量，又不会引起常压塔塔顶负压。(8)常压塔塔顶压力的控制常压塔塔顶压力受两塔采出比例和常压塔冷凝冷却器循环水量(常压塔回流温度) 的影响。在满负荷运行情况下，常压塔塔顶压力尽量控制在
31、低限，也就是在塔顶保持正压的情况下，可适当增加冷凝冷却器冷却水量，通过降低回流温度来降低塔顶、塔釜的压力，从而降低塔釜甲醇的分压，提高甲醇的收率；在生产负荷低的情况下，可适当减少冷却水量，以提高回流温度和回流量，保证常压塔处于正压。但回流量不要过大，以免轻组分下移，废水中甲醇含量过高，造成浪费和环境超标。 第2章 甲醇精馏工段物料及热量衡算 2.1 甲醇三塔精馏工艺物料衡算已知：原料是粗甲醇，成分组成见下表 表2.1 粗甲醇组成（wt%）CH3OH(CH3)2OCH3OCCH3C4H9OHC2H5OH H2ON2ArCO2成分甲醇二甲醚丙酮异丁醇乙醇水组成90.290.200.0050.150
32、.157.4950.021.69轻馏分初馏分不凝气体工艺设计要求：（1）粗甲醇中甲醇回收率不小于97%；（2）精馏工段产品为精甲醇，其甲醇含量不低于99.5%。以精甲醇年产3万吨计，年工作日以330天计，则精甲醇每日、每小时产量为：30000/330=90.91t/d=3.78792t/h=3787.92kg/h又粗甲醇中含甲醇90.29 %，则每日每小时所需粗甲醇量为：3787.92/0.9029=4195.28 kg/h 2.1.1 预塔物料衡算(1)入料量粗甲醇入料量：4195.28 kg/h碱液：据资料，碱液浓度为5%时，每吨粗甲醇消耗0.1 kg的NaOH。则消耗纯NaOH为0.14
33、.195280.42 kg/h，消耗碱液量为0.42/0.05=8.4 kg/h碱液带水量：8.4（1-5%）=7.98 kg/h软水加入量：4195.288%-7.98=327.64 kg/h总水量4195.280.07495+7.98+327.64=650.06kg/h(2)出料量塔底甲醇：3787.92kg/h塔底水：650.06kg/h塔底初馏物为异丁醇和乙醇：4195.280.003=12.59kg/h塔底NaOH：0.42 kg/h塔顶轻馏分量为二甲醚和丙酮：4195.280.00205=8.6kg/h塔顶不凝气体：4195.280.0171=71.74kg/h(3)预塔回流量回流
34、比R取1.5，则回流量为1.580.34=120.51kg/h。 表2.2 预塔各组成进料量（kg/h）物料量CH3OHH2ONaOH(CH3)2OCH3OCCH3C4H9OHC2H5OHN2、Ar 和CO2合计粗甲醇3787.92314.44 8.612.5971.744195.29碱液7.980.428.4软水327.64327.64合计3787.92650.060.428.612.5971.744531.33 表2.3 预塔出料各组成的流量（kg/h）物料量CH3OHH2ONaOH(CH3)2OCH3OCCH3C4H9OHC2H5OHN2、Ar 和CO2合计塔顶8.671.74 80.3
35、4塔底3787.92 650.060.42 12.594450.99合计3787.92 650.060.428.6 12.5971.74 4531.33预精馏塔 粗甲醇：4195.28kg/h 碱液：8.4kg/h 软水：327.64kg/h 回流液：120.51kg/h 轻馏分:8.6kg/h 不凝气：71.74kg/h 预后粗甲醇：4450.99kg/h 图2.1 预塔物料流程简图2.1.2 加压塔物料衡算（1）进料量：进料量为预后粗甲醇量4450.99 kg/h（2）出料量：上述有加压塔和常压塔的甲醇采出量之比为2:1，则塔顶甲醇=3787.922/3=2525.28 kg/h；塔底甲醇
36、=3787.92-2525.28=1262.64 kg/h（3）加压塔回流量：回流比R取2.5，则回流量为2.52525.28 =6313.2kg/h。 加 压精馏塔 预后粗甲醇：4450.99kg/h 回流量：6313.2kg/h 精甲醇：2525.28 kg/h 粗甲醇：2588.78 kg/h 图2.2 加压塔物料流程简图2.1.3 常压塔物料衡算 已知常压塔釜液含甲醇1%。 （1）进料量:进料量为加压塔塔底总出料量2588.78 kg/h（2）出料量:塔顶甲醇=3787.921/399%=1250 kg/h 塔底甲醇=(2588.78-1250)1%=13.39 kg/h物料加压塔进料
37、加压塔顶出料加压塔底出料常压塔顶出料常压塔底出料甲醇3787.922525.281262.64125013.39NaOH0.420.420.42水650.06650.06650.06高沸物12.5912.5912.59合计4450.992525.281925.71676.46 表2.5 加压塔与常压塔物料平衡汇总(kg/h)（3） 常压塔回流量取R=6.12，则回流量为12506.12=7650 kg/h。 常 压精馏塔 粗甲醇进料量：2588.78 kg/h 回流量：7650 kg/h 精甲醇：1250 kg/h 废水量：676.46 kg/h 图2.2 常压塔物料流程简图2.1.4 粗甲醇
38、中甲醇的回收率甲醇回收率=（加压塔精甲醇量+常压塔精甲醇量）/粗甲醇中精甲醇量 =（2525.28+1250）/3787.92=99.6%2.2 常压精馏塔能量衡算操作条件:进料温度124，塔顶蒸汽65，塔釜108，回流液温度40塔顶压力0.01106 Pa，塔底压力0.13106 Pa。 表2.6 常压塔带入热量（kJ/h）物料 进料回流液加热蒸汽组分 甲醇水+碱甲醇流量：kg/h1263.39650.487650 温度：12412440比热：kJ/kg2.684.262.68热量: kJ/h419849.76343609.55820080Q加热Q入=Q进料+Q回流液+Q加热=419849.
39、76+343609.55+820080+Q加热=1583539.31+ Q加热常压精馏塔 甲醇蒸汽65 40水 甲醇进料124 30水 甲醇蒸汽115 甲醇冷凝液115 残液 108 图2.3 常压塔甲醇精馏简图 表2.7 常压塔物料带出热量（kJ/h）物料精甲醇回流液残液热损失组分甲醇甲醇甲醇水+碱流量：kg/h1250765013.39650.48温度：6565108108比热：kJ/kg2.682.683.504.187潜热：kJ/kg1046.751046.75热量: kJ /h1526187.593402675 5061.42 294144.45 5%Q入所以:Q出1526187.5
40、9340267.55061.42294144.455%Q入11165660.87+5%Q入(1)加热蒸汽消耗量 在甲醇的三塔双效流程中，预后甲醇入加压塔，此塔塔顶出汽不经塔顶冷凝器，而是直接入常压塔底部作为其再沸器的热源，常压塔的再沸器热量由加压塔的塔顶气提供，不需要外加热源。 由于Q出Q入，由上述计算可得Q入= Q出=11753327.23kJ/h，Q蒸=10169787.92kJ/h，已知甲醇蒸气的汽化热为2118.6 kJ/h，则kg/h。(2)冷却剂的选择及用量计算常用的冷却剂是水和空气。受当地气温限制，冷却水一般为1035。如需冷却到较低温度，则需采用低温介质，如冷冻盐水、氟利昂等2
41、0。本设计选用30的冷却水，选升温10，即冷却水的出口温度为40。计算如下：Q入Q产品精甲醇+Q回流液=1526187.5+9340267.5 =10866455kJ/h，Q出 = Q精甲醇(液)+Q回流液=1250402.68+820080=954080kJ/h，Q传 =10866455(1-5%)-954080=9369052.25kJ/h，则冷却水的用量kg/h。(3)常压塔精馏段热量平衡 表2.8 精馏段热量平衡表带入热量：kJ/h带出热量：kJ/h加压塔来的甲醇：419849.76采出热量精甲醇：1526187.5 塔底供热：10169787.92 内回流：g内(652.68+104
42、6.75) 内回流：g内(652.68) 总入热：10589637.68+174.2g内 总出热：1526187.5+1220.95g内由总入热=总出热，得10589637.68+174.2g内=1526187.5+1220.95g内即 g内= 8658.66kg/h=270.58kmol/h (4)常压塔提馏段热量平衡 表2.9 提馏段热量平衡表带入热量：kJ/h 带出热量：kJ/h加压塔来的甲醇：343609.55残液：299205.87塔底供热：10169787.92 内回流：g内(672.68+1046.75)内回流：g内(652.68) 总入热：10513397.47+174.2 g内 总出热：299205.87+1220.95 g内由总入热=总出热，