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40万吨煤制甲醇精馏工艺设计课程设计-毕设论文

40万吨煤制甲醇精馏工艺设计课程设计-毕设论文
40万吨煤制甲醇精馏工艺设计课程设计-毕设论文

陕西能源职业技术学院课程设计40万吨煤制甲醇精馏工艺设计

学生姓名:

指导老师:李秉昌

专业:应用化工技术

系部:地质测量系

摘要

甲醇是煤化工中非常重要的有机产品,在甲醇合成工业生产过程中,粗甲醇的精制不仅是决定甲醇产品质量的重要工序,而且也是影响甲醇生产成本的关键因素之一。换热器是化工生产中重要的通用热工设备之一,管壳式换热器以其结构简单、牢固、操作弹性大等特点被广泛应用于工业生产中。

本文的研究对象是四塔甲醇精馏工艺,与传统工艺相比新工艺能够节约能量,节约软水;但是同时新工艺增加了系统的藕合程度,加强了塔之间的关联性,提高了系统对于进料波动的响应的复杂性,给控制带来了很大的难题。为了能够实现新工艺的工业应用,对新工艺进行详细的研究。

关键词:甲醇精馏,Aspen Plus模拟,换热器计算,设备选型

目录

摘要 ............................................................ II 前言 ............................................................. V 第一章文献综述 ............................................... - 6 -

1.1研究背景 ................................................ - 6 -

1.1.1课题的提出 ............................................ - 6 -

1.1.2研究目标........................................... - 6 -

1.2 甲醇的简介.............................................. - 6 -

1.3 甲醇精馏流程发展........................................ - 7 -

1.3.1 工艺流程概述 ...................................... - 7 -

1.3.2 典型的工艺流程 .................................... - 7 -

1.3.3 影响精馏操作的因素与调节 ......................... - 10 - 第二章甲醇精馏工段物料衡算 ................................... - 11 -

2.1 甲醇精馏原理........................................... - 11 -

2.1.1 预精馏塔的作用 ................................... - 11 -

2.1.2 加碱对甲醇精馏的改善 ............................. - 11 -

2.1.3 萃取精馏在甲醇精馏中的应用 ....................... - 12 -

2.1.4 回流比的选择 ..................................... - 12 -

2.2 四塔精馏工段工艺的物料衡算............................. - 12 -

2.2.1 甲醇精馏工段物料衡算任务 ......................... - 12 -

2.2.2 甲醇精馏工段物料衡算计算原理[18] ................... - 13 -

2.2.3 甲醇精馏工段物料衡算 ............................. - 13 - 第三章常压塔冷却器的设计 ..................................... - 18 -

3.1确定设计方案 ........................................... - 18 -

3.2确定物性数据[18] ......................................... - 18 -

3.2.1计算总传热系数.................................... - 18 -

3.2.2 工艺结构尺寸 ..................................... - 19 -

3.2.3折流板............................................ - 21 -

3.2.4接管.............................................. - 21 -

3.3换热器核算 ............................................. - 21 -

3.4 确定折流挡板形状和尺寸................................. - 25 -

3.5 波形膨胀节............................................. - 25 -

3.6 设备主要附件的选择[17].................................. - 25 -

3.6.1 接管及法兰的选型 ................................ - 25 -

3.6.2 左管板的选型 .................................... - 27 -

3.6.3 换热管的选择 .................................... - 28 -

3.6.4 左管箱短节的选择 ................................. - 28 -

3.6.5 左管箱封头的选择 ................................ - 29 -

3.6.6 左管箱隔板的选择 ................................ - 29 -

3.6.7 左管箱法兰和密封垫片的选型 ...................... - 29 -

3.6.8 右管板 .......................................... - 29 -

3.6.9 右管箱设计 ..................................... - 29 -

3.6.10 鞍座的选型 ..................................... - 30 -

3.7 设计结果一览表........................................ - 30 - 第四章结论 ................................................... - 30 - 参考文献 ...................................................... - 32 - 致谢 ........................................................ - 34 -

前言

甲醇是重要的有机基本产品,用途非常广泛。甲醇的产品质量、能耗指标是甲醇精馏系统的关键因素。甲醇精馏工艺对整个甲醇生产流程的生产能力、产品质量、能源消耗与原料消耗、环境保护都有重大影响。精馏过程占总能耗的很大部分,甲醇生产能耗其中约60%就用于精馏过程。精馏投资约占项目总投资的30%-40%。

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、工业规模生产等等逐级放大的过程,周期长,投资大。应用流程模拟软件,对工艺流程进行模拟,则很容易实现对流程的考察,可以改进工艺流程布置,优化工艺操作参数,只要选择的模型及热力学方法适当,模拟结果是相当可靠的,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。

国内一些甲醇生产装置,甲醇精馏能耗较高、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。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。

现本文通过查阅国内外文献和实际生产中的工艺资料,利用流程模拟软件,使用专有的物性热力学包模拟计算了四塔甲醇精馏工艺流程,并和实际的工艺数据进行了对比,同时对常规甲醇精馏工艺的不同流程的设计参数和操作参数进行了总结和分析,提出了甲醇精馏系统的工艺设计原则和设备设计原则。在此基础之上对于甲醇精馏系统提出了新的改进流程和全新流程的开发。对于甲醇工业的发展具有重要的意义。

由于本人水平有限,文章中有不妥之处还望老师批评指正。

第一章文献综述

1.1研究背景

1.1.1课题的提出

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。精馏主要是除去易挥发组分,如二甲醚、以及难以挥发的组分、高级醇、水等[1]。

在确定粗甲醇精馏的工艺流程时,应对生产过程中能耗、自动化程度、精甲醇质量要求等进行综合考虑,合理选择适当的精馏方法。甲醇精馏过程的物耗与粗甲醇质量关系很大,随着甲醇合成条件改进,甲醇精馏工艺出现了较大变化。根据甲醇质量要求不同,甲醇精馏可分为一塔流程、双塔流程和三塔流程。另外,ICI公司上世纪80年代末为节省能耗,还将双塔流程改为四塔流程。

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。现本文通过查阅国内外文献和实际生产中的工艺资料,利用流程模拟软件,使用专有的物性热力学模拟计算了四塔甲醇精馏工艺流程,并和实际的工艺数据进行了对比,同时对常规甲醇精馏工艺的不同流程的设计参数和操作参数进行了总结和分析,提出了甲醇精馏系统的工艺设计原则和设备设计原则。

1.1.2研究目标

本论文的研究目标是:甲醇精馏工段进行初步设计

(1)通过热力学原理对甲醇精馏工段的工艺流程进行选择,进行物料衡算和能量衡算;

(3)根据换热器的热力计算、流动计算、结构计算和强度设计,对换热器进行合理的选型;

(4)利用Auto CAD软件,绘制甲醇精馏工段的物料流程图、带控制点的工艺流程图、冷却器的设备图、 0.000平面的精馏工段设备布置图。

1.2 甲醇的简介

纯甲醇为无色透明略带乙醇气味的易挥发液体,沸点65℃,熔点-97.8℃,和水相对密度0.7915。甲醇能和水以任意比互溶,但不形成共沸物,能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。易燃烧,其蒸汽能和空气形成爆炸性混合物,爆炸极限6.0~36.5%(体积) [2]。

甲醇具有上述多种重要的物理化学性质,使它在许多工业部门得到广泛的用途,特别是由于能源结构的改变,和C化学工业的发展,甲醇的许多重要的工业用途正在研究开发中。例如甲醇可以裂解制氢,用于燃料电池,日益引人注目。甲醇通过ZMS-5分子筛催化剂转化为汽油已经工业化为固体燃料转化为液体燃料开辟了捷径。甲醇加一氧化碳加氢可以合成乙醇。又如甲醇可以裂解制烯烃。这对石油化工原料的多样化,面对石油资源日渐枯竭对能源结构的改变,具有重要意义。甲醇化工的新领域不断地被开发出来其广度和深度正在发生深刻的变化。

1.3 甲醇精馏流程发展

1.3.1 工艺流程概述

常规甲醇精制流程可以分为两大部分,第一部分是预精馏部分,另一部分是主精馏部分。预精馏部分除了对粗甲醇进行萃取精馏脱出某些烷烃的作用之外,另外的还可以脱除二甲醚,和其它轻组分有机杂质。其底部的出料被加到主塔的中间入料板上,主塔顶部出粗甲醇,底部出废液,下部侧线出杂醇[3]。

甲醇市场竞争非常激烈,特别是近年来,随着甲醇精馏技术的进步和计算机在该领域的广泛应用,老的工艺装置由于能耗过高,在市场竞争力下降,技术更新和技术进步成为必走之路。

1.3.2 典型的工艺流程

甲醇精馏产生工艺有多种,分为单塔精馏,双塔精馏,三塔精馏与四塔精馏[4]。

(1)单塔流程描述

单塔流程(见图1.1)为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。

图1.1 甲醇精馏工艺的单塔流程(aspen 模拟图)

(2)双塔流程描述[5]

从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔,此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的

稳定性,并尽可能回收甲醇,塔顶采用两级冷凝。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,但也可以认为是常压操作,塔顶得到精甲醇产品,塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统(见图1.2)。 YU TA ZH UTA

CJIAC HUN BEN 23

FEISH UI

JJIAC HU N

QZHU FEN

ZZHU FEN

图1.2 甲醇精馏工艺的双塔流程

(3)三塔流程描述

从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔,在塔顶除去轻组分及不凝气,塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G),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。三塔

DANTA CJIACHUN GAOFEIWU

JJIACHUN

DIFEIWU

SHUI

流程(见图1.3)的主要特点是,加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源,这样既节省加热蒸汽,还节省冷却水,达到节能的目的。[6] YUTA

JIAY ATA

CHYATA B16

SHANZHE N

BEN

B19YUTADIN

YUTADI JIAY AJIN SHZHYE SHZHQITI

JIAY ADIN

JIAY ADI

CHYAJIN FEISHUI

JJIACHUN

GFE IWU

SHUI

CJIACHUN SHUI-HL

图1.3 甲醇精馏工艺的三塔流程

(4) 四塔流程描述

四塔流程(见图1.4)包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔,脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等),塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔;加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器,利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差,为常压塔塔底提供热源,同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐,一部分作为加压塔回流,一部分作为精甲醇产品出装置;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,进入甲回收塔再回收甲醇,塔底废水进入生化系统处理;回收塔设有侧线抽出,主要抽出物为高沸点醇类,以保证回收塔塔顶精甲醇质量和塔底废水中总醇含量要求,塔底废水送生化处理。 YUTA

JIAYATA

CHYA B2SHANZHE N

BEN

B3

YUTADIN

YUTADI

JIAYAJIN SHZHYE DFE IWU

JJIACH1

JIAYADI CHYAJIN FEISHUI1

JJIACH2SHUI

CJIACHUN SHUI-HL

HS B1CHYA-HS 39

JJIACH3

FEISHUI2

GFE IWU

图1.4 甲醇精馏工艺的四塔流程

1.3.3 影响精馏操作的因素与调节

(1)进料状态[7]

精馏塔的进料(含水甲醇):当进料状况发生变化(回流比、塔顶精馏产物的组成固定)时,这直接影响到提馏段回流量的改变,进料板的位置也随着改变,将引起理论板数和精馏段、提馏段塔板数分配的改变。对于固定进料状况的精馏塔来说,进料状况的改变,将会影响到产品质量及损失情况的改变。

(2)回流比

回流比对精馏塔操作影响很大,直接关系着塔内各层扳上的物料浓度的改变和温度的分布。最终反映在塔的分离效率上,是重要的操作参数之一。

一般情况下,选取适宜回流比为最小回流比的1.3~2倍。

两塔甲醇精馏甲醇主精馏塔的回流比为2.0~2.5。其调节的依据是根据塔的负荷和精甲醇的质量。当塔的热负荷较低时,可以取较低的回流比比较经济,为保证精甲醇的质量,精馏段灵敏板的温度可以控制的略低;反之,则增大回流比,在照顾精甲醇质量的同时,为保持塔釜温度,灵敏板温度可控制略高。对粗甲醇精馏,回流比过大或过小,都会影响精馏操作的经济性和精甲醇的质量,一般在正常生产条件受到破坏或产品不合格时,才调节回流比;调节后尽可能保持塔釜的加热量稳定,使回流比稳定。在调节回流的同时,要注意板式塔的操作特点,防止液泛和严重漏液,都将会造成塔内操作温度的混乱。

当改变回流比时,由于操作的变动,必然会引起塔内每层板上浓度(组成)和温度的改变,影响甲醇的质量和甲醇的收率,必须通过调节,控制塔内适宜的温度,达到新的平衡,在粗甲醇含量和产量确定的条件下,甲醇精馏系统正确的设计十分关键。

(3)进料量和组成

甲醇精馏塔进科量和组成改变时,都会破坏塔内物料平衡和气液平衡,引起塔温的波动,如不及时调节,将会导致精甲醇的质量不合格或者增加甲醇的损失。随着进料量的调节,各层塔板上的气液组成重新分配,可以控制一定的灵敏板温度与之相适应。

粗甲醇的组成一般是比较稳定的,只是在合成催化剂使用的前后期随着反应温度的升高而变化较大。但是预精馏后的含水甲醇中,甲醇浓度总会有些小幅度波动。不论是其中甲醇浓度增加或降低,都会造成塔内物料不平衡,形成轻组分下降或重组分上升,引起塔釜温度降低或塔项温度升高,加大了甲醇损失或降低了精甲醇的质量。这时,在回流比仍属适宜的情况下,只需对精甲醇的采出量稍作调节,就可达到塔温稳定,物料和气液又趋平衡;如果粗甲醇的组分变化较大时,则需适当改变其进料板的位置,或是改变回流比,才保证粗甲醇的分离效率。当合成催化剂后期生产的粗甲醇进行蒸馏时,有时为确保精甲醇的质量,以保证精馏塔进料位置降低,同时适当加大回流比。

如前所述,对粗甲醇精馏塔的操作概念,可以概括如下:在稳定塔压的前提下,采

用在较高蒸汽速度(负荷)下操作,既提高传质效果又最经济;选择适宜的回流比,降低能量消耗;一般在进料稳定和变化缓慢的情况下,通过经常性小量调节精甲醇和重组分的采出量,以保持塔温的合理分布和稳定,维持好塔内三个平衡,使产品甲醇达到质量指标,同时回收副产品──重组分,并尽最大可能降低残液中有机物的含量。

第二章甲醇精馏工段物料衡算

2.1 甲醇精馏原理

甲醇精馏的目的,是实现甲醇与水及有机物等杂质的分离,生产出合格的精甲醇产品。本课题研究四塔甲醇精馏工段工艺,,包括预精馏塔、加压塔、常压塔以及回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔,脱除轻组分后,塔底甲醇及高沸点组分通过泵提压后送入加压塔,加压塔顶部出来的气体进入常压塔再沸器换热后,再以回流的方式全部返回加压塔,从加压塔塔顶第2块填料位置采出产品,加压塔塔釜液送入常压塔,常压塔塔顶馏出精甲醇产品,塔釜液送入汽提塔处理,常压塔提馏段侧线采出杂醇油送往回收塔处理,回收塔塔釜液与来自常压塔塔釜液一并送往汽提塔处理。

2.1.1 预精馏塔的作用

预塔精馏的主要作用是脱除粗甲醇中的低沸点杂质和可与甲醇形成共沸物的杂质,它们一般由二氧化碳、醚类、胺类、烃类、酯类、醛酮类物质组成。二氧化碳、醚类、胺类等低沸物可随不凝气一起放空。

对预塔的作用国内外有不同的看法,主要有两种观点:一种认为预塔对保证甲醇的质量有重要作用,国外大都持这种观点,它们的预塔比较高。国内亦有不少厂家的预塔较高,如大庆、吉林、兰州、太原等化肥厂,以及80年代末、90年代初投建的小联醇厂;另一种观点认为铜基触媒的选择性好,粗甲醇中杂质少,预塔高度不必太高,甚至将预塔冷凝器直接垂直安放在塔顶,回流量没有计量,早期的小联醇就是这样[14]。

2.1.2 加碱对甲醇精馏的改善

利用NaOH处理在精馏过程中难以分离的杂质,例如粗甲醇中的酸类、酯类等,使其生成较容易被脱出的盐。粗甲醇中含有的有机酸,对设备,管道腐蚀厉害,经过碱的中和作用,减轻了腐蚀,延长了设备、管道的使用寿命。例如羧酸与NaOH反应生成羧酸钠:

RCOOH + NaOH →RCOONa+H

O

2

还调节了粗甲醇的pH值。

在碱存在下,酯发生皂化反应,生成羧酸盐:

RCOOR’+NaOH → RCOONa + R’OH

羧酸钠溶于水,易于分离。加碱处理使得一些难分离的杂质,在预精馏塔分解[15]。

2.1.3 萃取精馏在甲醇精馏中的应用

粗甲醇中的一些烃类、酯类杂质,它们常温下与甲醇混溶,但不溶或难溶于水。这些醇溶性杂质对精甲醇水溶性特别敏感,只要甲醇中残存几十g/m3 ,其水溶液就会混浊,达不到精甲醇水溶性的要求。又因为杂质密度与甲醇密度差距较大,杂质多时也容易造成精甲醇密度指标不合格。这类物质的沸点较高,且易与甲醇形成低于甲醇沸点的共沸物,主要集中在预塔塔顶而大量进入二级冷凝器回流液。这类物质如不在回流液中脱除,就会造成预塔塔釜出料杂质多,影响精甲醇的质量。脱除这些杂质的方法主要是利用其不溶于水的特性。在预塔加入萃取水可提高醛、酮类物质的相对挥发度,从而使其从塔顶采出。[16]

2.1.4 回流比的选择

回流比对精馏塔操作影响很大,直接关系着培内各层扳上的物料浓度的改变和温度的分布。一般情况下,选取适宜回流比为最小回比的1.3~2倍。

两塔甲醇精馏甲醇主精馏塔的回流比为2.0~2.5。其调节的依据是根据塔的负荷和精甲醇的质量。为保持四塔精馏系统的稳定操作、降低能耗并减少投资,应选取:加压塔回流比R1≥2.5,常压塔回流比R2≥2;两塔负荷比Q1/Q2:0.59-0.79;并在保持稳定生产、产品质量合格的基础上,R1,R2选取得尽量小。

2.2 四塔精馏工段工艺的物料衡算

2.2.1 甲醇精馏工段物

料衡算任务

已知:

原料是粗甲醇,成分及含量如下

表2.1粗甲醇组成

成分 含

(wt%) CH 3OH

93.40 CH 3OCH 3

0.42 C 4H 9OH

0.26 CH 3OCCH 3

0.32 H 2O 5.6 合计 100

设计要求:

(1)粗甲醇中甲醇回收率不小于99%;

(2)精馏工段产品为精甲醇,其甲醇含量不低于99.5%

2.2.2 甲醇精馏工段物料衡算计算原理[18]

全塔物料衡算(通过全塔物料衡算,可以求出精馏产品的流量、组成之间的关系)。连续精馏塔做全塔物料衡算,并以单位时间为基准,即

总物料 F D W =+

易挥发组分 F D W

F x =D x +W x 式中 F —原料液流量,kmol/h ;

D —塔顶产品(馏出液)流量,kmol/h ;

W —塔底产品(釜残液)流量,kmol/h ;

F x —原料液中易挥发组分的摩尔分数;

D x —馏出液中易挥发组分的摩尔分数;

W x —釜残液中易挥发组分的摩尔分数。

塔顶易挥发组分回收率100%D F Dx Fx =

? 塔底难挥发组分回收率(1)100%(1)

W F W x F x -=?- 2.2.3 甲醇精馏工段物料衡算

以精甲醇年产40万吨计,粗甲醇中含甲醇90.29 %,则每年所需粗甲醇总量为:400000/0.934=428266t/y

年工作日以330天计,则精甲醇每日、每小时产量为:

400000/330=1212.1t/d=50.505t/h=50505.1kg/h

每日、每小时所需粗甲醇量为:428266/330=1297.78t/d=54.07t/h=54074kg/h 1)粗甲醇组成

(1)甲醇含量:93.40%

(2)水含量:5.6%

(3)轻馏分含量:二甲醚0.42%

(4)初馏分含量:异丁醇0.26%

(5)高级烷烃:辛烷0.32%

2)预塔物料衡算

(1)入料:

①粗甲醇入料量:54047kg/h

②碱液

每吨精甲醇消耗92%的NaOH 0.811kg,则消耗10%的碱液量:

%

10 1000

% 92

811

.0

1.

50505

??

?

=376.8kg/h

则甲醇年消耗量:376.8×24×330=2984t

碱带入的水量=376.8×(1-0.1)=339.12kg/h(相当于加入的萃取水量)

③粗甲醇含水量=54047×0.056=3026.6kg/h

水量=粗甲醇含水量+碱液含水量

=3026.6+339.12=3365.72kg/h

④轻馏分量=54047×0.0042=227kg/h

⑤初馏物=54047×0.0026=140.5kg/h

⑥高级烷烃=54047×0.0032=172.95kg/h

总入料量=粗甲醇量+碱液量=54047+376.8=54423.8kg/h

(2)出料

①甲醇:50505 kg/h

②水量:3365.72 kg/h

③NaOH:376.8 kg/h

④轻馏分:227kg/h

⑤初馏物:140.5kg/h

⑥高级烷烃:172.95 kg/h

其中:

气相塔顶=轻馏分+高级烷烃=227 +172.95=399.95 kg/h

液相塔底=甲醇+水+初馏物+NaOH=50505+3365.72+140.5+376.8=54388kg/h

(3)预塔回流量

脱醚塔回流量回流比一般R 20,且考虑到节省能源的问题。结合ASPEN简捷模拟取R=31.5

则回流量=1071.2×31.5=33787.68kg/h

3)加压塔物料衡算

加压塔出料甲醇含量86.7%(即塔底甲醇含量)

(1)入料:

总入料量=出料液相=54388kg/h

其中:

①水量=预出料水量=3365.72kg/h

②甲醇量=预出料甲醇量=50505kg/h

③NaOH=预出料碱量=376.8kg/h

④初馏物=预出料初馏物=140.5kg/h

(2)出料:

①出料水量=入料水量=3365.72kg/h

②NaOH=376.8kg/h

③初馏物=140.5kg/h

④甲醇=(出口水量+NaOH+初馏物)×出料甲醇含量/(1-出料甲醇含量)

=(3365.72+376.8+167.8)×0.867/(1-0.867)

=25491kg/h

⑤采出精甲醇量=入塔甲醇量-出料甲醇量=50505-25491=25014kg/h

⑥总出料量=总入料量-采出精甲醇量=54388-25014=29374kg/h

其中

塔顶:液相=精甲醇量=25014kg/h

塔底:液相=粗甲醇量=29374kg/h

(3)回流量

为保持系统的稳定操作,降低能耗,并减少投资,应选取:

加压塔回流比R1≥2.5

常压塔回流比R2≥2.0

并且在保持稳定生产,产品质量合格的基础上,R1、R2选取的尽量小。

则取加压塔回流比R=2.8

回流量=R×D=2.8×25014=70039.2kg/h

4)常压塔物料衡算

(1)入料

总入料量=加压塔塔底总出料量=29374kg/h

年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计_毕业设计书

年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 摘要 甲醇是一种极重要的有机化工原料,也是一种燃料,是碳一化学的基础产品,在国民经济中占有十分重要的地位。近年来,随着甲醇下属产品的开发,特别是甲醇燃料的推广应用,甲醇的需求大幅度上升。为了满足经济发展对甲醇的需求,开展了此20万t/a的甲醇项目。设计的主要内容是进行工艺论证,物料衡算和热量衡算等。本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则,采用煤炭为原料;利用GSP气化工艺造气;NHD净化工艺净化合成气体;低压下利用列管均温合成塔合成甲醇;三塔精馏工艺精制甲醇;此外严格控制三废的排放,充分利用废热,降低能耗,保证人员安全与卫生。 关键词:甲醇、合成、精馏。

abstract Methanol is a kind of extremely important organic industrial chemicals, and a kind of fuel too, it is the basic products of the chemistry of carbon one. It is very important in national economy. In recent years, with the development of the products that are made from methanol, especially the popularization and application of the fuel of methanol, the demand for the methanol rises by a large margin. In order to satisfy economic development's demands for methanol , have launched the methanol project of this 200,000t/a. Main content that design to carry on craft prove, supplies weighing apparatus regard as with heat weighing apparatus charging etc The principle of the design in line with according with the national conditions, technologically advanced and apt, economy, protecting environment,. Coals is adopted as raw materials; the craft of GSP gasification is utilized to make water gas; the craft of NHD purification is utilized to purify the syngas; tubular average -temperature reaction is utilized to synthesize methanol keeping in low pressure; the rectification craft of three towers is utilized to rectify methanol; In addition control the discharge of the three wastes strictly, fully utilize used heat, reduce energy consumption, guarantee the personal security and hygiene. Keyword: Methanol, synthesis, rectification. 目录

化工原理甲醇—水连续填料精馏塔

化工原理课程设计说明书 设计题目:甲醇—水连续填料精馏塔 设计者: 专业: 学号: 指导老师: 2007年7 月13日

目录 一、设计任务书 (1) 二、设计的方案介绍 (1) 三、工艺流程图及其简单说明 (2) 四、操作条件及精熘塔工艺计算 (4) 五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算 (14) 六、精馏塔塔体工艺尺寸计算 (19) 七、附属设备及主要附件的选型计算 (23) 八、参考文献 (26) 九、甲醇-水精熘塔设计条件图

一、设计任务书 甲醇散堆填料精馏塔设计: 1、处理量:12000 吨/年(年生产时间以7200小时计算) 2、原料液状态:常温常压 3、进料浓度:41.3%(甲醇的质量分数) 塔顶出料浓度:98.5%(甲醇的质量分数) 塔釜出料浓度:0.05%(甲醇的质量分数) 4、填料类型:DN25金属环矩鞍散堆填料 5、厂址位于沈阳地区 二、设计的方案介绍 1、进料的热状况 精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便,不受厦门季节温度影响,而且基于恒摩尔流假设,精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等,因此塔径基本相等,在制造上比较方便。 2、精熘塔的操作压力 在精馏操作中,当压力增大,混合液的相对挥发度减小,将使汽相和液相的组成越来越接近,分离越来越难;而当压力减小,混合液的相对挥发度增大,α值偏离1的程度越大,分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作,这对设备的要求相当高,会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中,要充分考虑这两

甲醇-水精馏课程设计—化工原理课程设计

甲醇-水分离过程板式精馏塔的设计 1.设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇和水混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔釜采用间接蒸汽加热①。 2.精馏塔的物料衡算 2.1.原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量M A=32.04kg/kmol 水的摩尔质量M B=18.02 kg/kmol x F= 0.46/32.04 0.324 0.46/32.040.54/18.02 = + x D= 0.95/32.04 0.914 0.95/32.040.05/18.02 = + x W= 0.03/32.04 0.0171 0.03/32.040.97/18.02 = + 2.2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F=0.324*32.04(10.324)*18.0222.56 +-=kg/kmol M D=0.914*32.04(10.914)*18.0230.83 -=kg/kmol M W=0.0171*32.04(10.0171)*18.0218.26 +-=kg/kmol 2.3.物料衡算 原料处理量F= 30000*1000 184.7 24*300*22.56 =kmol/h 总物料衡算184.7=D+W 甲醇物料衡算184.7*0.324=0.914D+0.0171W 联立解得D=63.21 kmol/h W=121.49 kmol/h 3.塔板数的确定 3.1.理论塔板层数N T的求取 3.1.1.由手册查的甲醇-水物系的气液平衡数据

煤制甲醇工艺设计

煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为:C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为: 1 造气工段 (1)原料:由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单,投资相对较少,得到大多数国家的青睐,但从我国资源背景看,煤炭储量远大于石油、天然气储量,随着石油资源紧缺、油价上涨,在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下,应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 (2)工艺概述:反应器选择流化床,采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应,产生的粗煤气主要成分为CO ,CO 2,H 2等。 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+

2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO变换不需加入其他水蒸气,故先进行部分耐硫变换,将CO转化为CO2,变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序,脱除H2S和过量的CO2,最终达到合适的碳氢比,得到合成甲醇的新鲜气。 CO反应式: CO+H O=CO+H 222 3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制,另外,一般甲醇合成反应10~15Mpa的高压需要高标准的设备,这一项增加了很大的设备投资,在设计时,选择目前先进的林达均温合成塔,操作压力仅5.2MPa,由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀,反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法,实行连锁机制,通过控制壳程的中压蒸汽的压力,能及时有效的掌控反应条件,从而确保合成产品的质量。 合成主反应: CO+2H=CH OH 23 主要副反应: CO+3H=CH OH+H O 2232 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类,本设计要求产品达质量到国家一级标准,因此对精馏工艺的合理设计关系重大,是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程,对各物料的进出量和回流比进行了优化,另外,为了进一步提高精甲醇质量,从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏,这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。

化工原理课程设计,甲醇和水的分离精馏塔的设计

郑州轻工业学院 ——化工原理课程设计说明书 课题:甲醇和水的分离 学院:材料与化学工程学院 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 目录 第一章流程确定和说明 (2) 1.1.加料方式 (2)

1.2.进料状况 (2) 1.3.塔型的选择 (2) 1.4.塔顶的冷凝方式 (2) 1.5.回流方式 (3) 1.6.加热方式 (3) 第二章板式精馏塔的工艺计算 (3) 2.1物料衡算 (3) 2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5) 2.3.1理论板数的计算 (5) 2.3.2求塔的气液相负荷 (5) 2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6) 2.3.4 实际板数 (7) 2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (7) 第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9) 3.1 平均分子量的确定 (9) 3.2平均密度的确定 (10) 3.3. 液体平均比表面积张力的计算 (11) 第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (12) 4.1气液相体积流率 (12) 4.1.1 精馏段气液相体积流率: (12) 4.1.2提馏段的气液相体积流率: (13) 第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 5.1 溢流装置的计算 (14) 5.1.1 堰长 (14) 5.1.2溢流堰高度: (15) 5.1.3弓形降液管宽度 (15) 5.1.4 降液管底隙高度 (16) 5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (16) 第六章板式塔得结构与附属设备 (24) 6.1附件的计算 (24) 6.1.1接管 (24) 6.1.2 冷凝器 (27) 6.1.3再沸器 (28) 第七章参考书录 (28) 第八章设计心得体会 (29)

甲醇-水溶液连续精馏塔课程设计91604

目录 设计任务书 一、概述 1、精馏操作对塔设备的要求和类型 (4) 2、精馏塔的设计步骤 (5) 二、精馏塔工艺设计计算 1、设计方案的确定 (6) 2、精馏塔物料衡算 (6) 3、塔板数的确定 (7) 的求取 (7) 3.1理论板层数N T 3.2实际板层数的求取 (8) 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.1操作温度的计算 (11) 4.2平均摩尔质量的计算 (11) 4.3平均密度的计算 (12) 4.4液相平均表面张力计算 (12) 4.5液体平均粘度计算 (13) 5、精馏塔塔体工艺尺寸计算 5.1塔径的计算 (14) 5.2精馏塔有效高度的计算 (15) 6、塔板主要工艺尺寸计算 6.1溢流装置计算 (16) 6.2塔板的布置 (17) 6.3浮阀计算及排列 (17) 7、浮阀塔流体力学性能验算 (19) 8、塔附件设计 (26) 7、精馏塔结构设计 (30)

7.1设计条件 (30) 7.2壳体厚度计算………………………………………………… 7.3风载荷与风弯矩计算………………………………………… 7.4地震弯矩的计算………………………………………………… 三、总结 (27) 化工原理课程设计任务书 一、设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件: 年产量: 95%的甲醇17000吨 料液组成(质量分数): (25%甲醇,75%水) 塔顶产品组成(质量分数): (95%甲醇,5%水) 塔底釜残液甲醇含量为6% 每年实际生产时间: 300天/年,每天24小时连续工作 连续操作、中间加料、泡点回流。 操作压力:常压 塔顶压力4kPa(表压) 塔板类型:浮阀塔 进料状况:泡点进料 单板压降:kPa 7.0 厂址:安徽省合肥市 塔釜间接蒸汽加热,加热蒸汽压力为0.5Mpa 三、设计任务 完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书. 设计内容包括: 1、 精馏装置流程设计与论证 2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算 3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定 4、 塔盘设计 5、 流体力学条件校核、作负荷性能图 6、 主要辅助设备的选型 四、设计说明书内容 1 目录 2 概述(精馏基本原理) 3 工艺计算 4 结构计算 5 附属装置评价 6 参考文献 7 对设计自我评价 摘要:设计一座连续浮阀塔,通过对原料,产品的要求和物性参数的确定及对主

甲醇精馏的方法

1.4.2 甲醇精馏的典型工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种,分为单塔精馏,双塔精馏,三塔精馏与四塔精馏(即三塔加回收塔) (1) 单塔流程描述 采用铜系催化剂低压法合成甲醇,由于粗甲醇中不仅还原性杂质的含量大大减少,而且二甲醚的含量几十倍地降低,因此在取消化学净化的同时,可将预精馏及甲醇-水-重组分的分离在一台主精馏塔内同时进行,即单塔流程,就能获得一般工业上所需要的精甲醇。单塔流程更适用于合成甲基燃料的分离,很容易获得燃料级甲醇。 单塔流程(见图1.1)为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。 (2) 双塔流程描述 双塔工艺是由脱醚塔,甲醇精馏塔或者主塔组成。主塔在工厂中产量在100万吨/年以下,仅仅能提供简单的过程,所以设备和投资较低。 传统的工艺流程,是最早用于30MPa压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制。主要步骤有:中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分,最终得到精甲醇产品。在传统工艺流程上,取消脱醚塔和高锰酸钾的化学净化,只剩下双塔精馏(预精馏塔和主精馏塔)。其高压法锌铬催化剂合成甲醇和中、低压法铜系催化剂合成甲醇都可适用。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔,此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性,并尽可能回收甲醇,塔顶采用两级冷凝。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,但也可以认为是常压操作,塔顶得到精甲醇产品,塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统(见图1.2)。 (3) 三塔流程描述 三塔工艺是由脱醚塔,加压精馏塔和常压精馏塔组成,形成二效精馏与二甲醇精馏塔甲醇产品的镏出物的混合物。三塔流程(见图1.3)的主要特点是,加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源,形成双效精馏二效精馏,因此热量交换在加压塔顶部和常压塔底部之间进行。这种形式节省大约30%~40%的能源,同时降低了循环冷却水的速度。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔,在塔顶除去轻组分及不凝气,塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G),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。 (4) 四塔流程描述 四塔流程(见图1.4)包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔,脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等),塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔,加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器,利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差,为常压塔塔底提供热源,同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐,一部分作为加压塔回流,一部分作为精甲醇产品出装置,加压塔塔底的甲醇、高沸组分、

甲醇水筛板精馏塔课程设计

化学与化学工程学院 《化工原理》专业课程设计 设计题目常压甲醇-水筛板精馏塔设计 姓名:潘永春 班级:化工101 学号: 2010054052

指导教师:朱宪 荣 课程设计时间2013、6、8——2013、6、20 化工原理课程设计任务书 专业:化学与化学工程学院:化工101 姓名:潘永春 学号 20100054052 指导教师朱宪荣 设计日期: 2013 年6月8日至 2013年6月20日 一、设计题目:甲醇-水精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件: 1、设计任务 生产能力(进料) 413.34Kmol/hr 操作周期 8000小时/年 进料组成甲醇0.4634 水0.5366(质量分率下同) 进料密度 233.9Kg/m3 平均分子量 22.65 塔顶产品组成 >99% 塔底产品组成 <0.04% 2、操作条件 操作压力 1.45bar (表压) 进料热状态汽液混合物液相分率98% 冷却水 20℃ 直接蒸汽加热低压水蒸气 塔顶为全凝器,中间汽液混合物进料,连续精馏。 3、设备形式筛板式或浮阀塔

4、厂址齐齐哈尔地区 三、图纸要求 1、计算说明书(含草稿) 2、精馏塔装配图(1号图,含草稿) 一.前言5 1.精馏与塔设备简介 5 2.体系介绍 5 3.筛板塔的特点 6 4.设计要求: 6 二、设计说明书7 三.设计计算书8 1.设计参数的确定8 1.1进料热状态8 1.2加热方式8 1.3回流比(R)的选择8 1.4 塔顶冷凝水的选择 8 2.流程简介及流程图 8 2.1流程简介8 3.理论塔板数的计算与实际板数的确定9 3.1理论板数计算9 3.1.1物料衡算9 3.1.2 q线方程9 3.1.3平衡线方程10 3.1.4 Rmin和R的确定10 3.1.5精馏段操作线方程的确定10 3.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定10 3.1.7提馏段操作线方程的确定10 3.1.8逐板计算10 3.1.9图解法求解理论板数如下图: 12 3.2实际板层数的确定12 4精馏塔工艺条件计算12 4.1操作压强的选择12 4.2操作温度的计算13

甲醇精馏塔设计说明书

设计条件如下: 操作压力:105.325 Kpa(绝对压力) 进料热状况:泡点进料 回流比:自定 单板压降:≤0.7 Kpa 塔底加热蒸气压力:0.5M Kpa(表压) 全塔效率:E T=47% 建厂地址:武汉 [ 设计计算] (一)设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇- 水混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却后送至储罐。 该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的2 倍。塔釜采用间接蒸气加热,塔底产品经冷却后送至储罐。 (二)精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量:M A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量:M B=18 Kg/Kmol x F=32.4% x D=99.47% x W=0.28% 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/Kmol M D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/Kmol M W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol 3、物料衡算 3 原料处理量:F=(3.61*10 3)/22.54=160.21 Kmol/h 总物料衡算:160.21=D+W 甲醇物料衡算:160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28% 得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h (三)塔板数的确定 1、理论板层数M T 的求取 甲醇-水属理想物系,可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据,绘出x-y 图(附表) ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比,在图中对角线上,自点e(0.324 ,0.324)作垂线ef 即为进料线(q 线),该线与平衡线的交战坐标为(x q=0.324,y q=0.675) 故最小回流比为R min= (x D- y q)/( y q - x q)=0.91 取最小回流比为:R=2R min=2*0.91=1.82 ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/h V=(R+1)D=2.82*51.88=146.30 Kmol/h

南昌大学甲醇-水连续精馏塔的课程设计

化工原理课程设计 一、设计题目 甲醇-水连续精馏塔的设计 二、设计条件 1、常压操作:p=1atm 2、进精馏塔的料液含甲醇61%(质量),其余为水 3、产品的甲醇含量不得低于99%(质量) 4、残液中甲醇含量不得高于3%(质量) 5、生产能力为日处理(24h)66.5吨粗甲醇 三、设计内容 3.1:设计方案的确定及流程说明 3.1.1:选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要有板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大,由板式塔与填料塔比较知:板式塔直径放大时,塔板效率较稳定,且持液量较大,液气比适应范围大,因此本次精馏塔设备选择板式塔。 筛板塔是降液管塔板中结构最简单的,制造维修方便,造价低,相同条件下生产能力高于浮阀塔,塔板效率接近浮阀塔。本次设计为分离甲醇与水,所以由各方面条件考虑后,本次设计应用筛板塔。 3.1.2:精馏方式 由设计要求知,本精馏塔为连续精馏方式 3.1.3:装置流程的确定 为获取也液相产品,采用全凝器。 含甲醇61%(质量分数)的甲醇-水混合液经过预热器,预热到泡点进料。进入精馏塔后分离,塔顶蒸汽冷凝后有一部分作为产品经产品冷却器冷却后流入甲醇贮存罐,一部分回流再进入塔中,塔底残留液给再沸器加热后,部分进入塔中,部分液体作为产品经釜液冷却器冷却后流入釜液贮存罐。 3.1.4:操作压强的选择 常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用,提高经济效益,在条件允许下常采用常压操作,因此本精馏设计选择在常压下操作。 3.1.5:进料热状态的选择 泡点进料时,塔的操作易于控制,不受环境影响。饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响,塔的操作比较容易控制。此外,泡点进料,提馏段和精馏段塔径大致相同,在设备制造上比较方便。冷液进塔虽可减少理论板数,使塔高降低,但精馏釜及提馏段塔径增大,有不利之处。所以根据设计要求,可采用泡点进料,q=1。 3.1.6:加热方式 本次采用间接加热,设置再沸器 3.1.7:回流比的选择 选择回流比,主要从经济观点出发,力求使设备费用和操作费用最低,一般经验值为:R=(1.2~2)Rmin 经后面简捷法计算对应理论板数N时,可知,R=2Rmin时,理论板数最少,所以回流比选择为最小回流比的2倍。

煤制甲醇工艺设计

煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为:C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为: 1 造气工段 (1)原料:由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单,投资相对较少,得到大多数国家的青睐,但从我国资源背景看,煤炭储量远大于石油、天然气储量,随着石油资源紧缺、油价上涨,在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下,应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 (2)工艺概述:反应器选择流化床,采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应,产生的粗煤气主要成分为CO ,CO 2,H 2等。 2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO 变换不需加入其他水蒸气,故先进行部分耐硫变换,将CO 转化为CO 2,变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序,脱除H 2S 和过量的CO 2,最终达到合适的碳氢比,得到合成甲醇的新鲜气。 CO 反应式: 222CO+H O=CO +H 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+

3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制,另外,一般甲醇合成反应10~15Mpa 的高压需要高标准的设备,这一项增加了很大的设备投资,在设计时,选择目前先进的林达均温合成塔,操作压力仅 5.2MPa ,由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀,反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法,实行连锁机制,通过控制壳程的中压蒸汽的压力,能及时有效的掌控反应条件,从而确保合成产品的质量。 合成主反应: 23CO+2H =CH OH 主要副反应: 2232CO +3H =CH OH+H O 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类,本设计要求产品达质量到国家一级标准,因此对精馏工艺的合理设计关系重大,是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程,对各物料的进出量和回流比进行了优化,另外,为了进一步提高精甲醇质量,从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏,这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。 合 成 塔 驰放气 中压蒸汽 锅炉给水 新鲜气 过热蒸汽去锅炉 甲醇合成工段工艺流 程图 粗甲醇去精馏 氢循环 分 离器 合成操作条件1. 反应压力:5.0MPa 2. 反应温度:250~270℃ 3. 流量: 出口 699.8 kmol/h 入口 783.6 kmol/h 2.24 MPa 5.0 MPa 215 ℃ 5.0 MPa 285℃ 图1 甲醇合成工艺流程图

甲醇水溶液精馏塔工艺的设计

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。无色、透明、高度挥发、易燃液体。略有酒精气味。分子式 C-H4-O。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。 目前,我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化,总体的趋势是走高。随着原油价格的进一步提升,作为有机化工基础原料—甲醇的价格还会稳步提高。国又有一批甲醇项目在筹建。这样,选择最好的工艺利设备,同时选用最合适的操作方法是至关重要的。 本计为分离甲醇-水混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分加回流至塔,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐,设计对其生产过程和主要设备进行了物料衡算、塔设备计算、热量衡算、换热器设计等工艺计算。 关键字:精馏泡点进料物料衡算

目录 1精馏塔的物料衡算 (2) 1.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (2) 1.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (2) 1.3物料衡算 (3) 2塔板数确定......................................... N的求取 (3) 2.1理论板层数 T 2.1.1求最小回流比及操作回流比 (3) 2.1.2求精馏塔的气、液相负荷............. 错误!未定义书签。 2.1.3求操作线方程 (4) 2.2实际板层数的求取........................ 错误!未定义书签。 3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 3.1操作压力 (5) 3.2操作温度 (5) 3.3平均摩尔质量计算 (5) 3.4平均密度计算 (6) 3.5液体平均表面力的计算 (8) 3.6液体平均粘度............................ 错误!未定义书签。4精馏塔的塔体工艺尺寸计算. (9) 4.1塔径的计算.............................. 错误!未定义书签。 4.1.1精馏段塔径计算...................................... 4.1.2 提馏段踏进计算..................................... 4.2精馏塔有效高度的计算 (12) 5 塔板主要工艺尺寸的计算 (13) 精馏段 5.1溢流装置计算............................ 错误!未定义书签。 l............................. 错误!未定义书签。 5.1.1堰长 W h (1) 5.1.2溢流堰高度 W

煤制甲醇合成工艺毕业设计模板

煤制甲醇合成工艺 毕业设计

资料内容仅供参考,如有不当或者侵权,请联系本人改正或者删除。 毕业设计 题目:年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计学号: 姓名: 年级:09煤化工 学院: 系别:煤化工系 专业:煤化工指导教师: 完成日期:5月14日

摘要 甲醇是一种极重要的有机化工原料, 也是一种燃料, 是碳一化学的基础产品, 在国民经济中占有十分重要的地位。近年来, 随着甲醇下属产品的开发, 特别是甲醇燃料的推广应用, 甲醇的需求大幅度上升。为了满足经济发展对甲醇的需求, 开展了此20 万t/a 的甲醇项目。设计的主要内容是进行工艺论证, 物料衡算和热量衡算等。本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则, 采用煤炭为原料; 利用GSP 气化工艺造气; NHD 净化工艺净化合成气体; 低压下利用列管均温合成塔合成甲醇; 三塔精馏工艺精制甲醇; 另外严格控制三废的排放, 充分利用废热, 降低能耗, 保证人员安全与卫生。 关键词: 甲醇、合成。

目录 1总 论 ............................................................... ? (4) 1.1 甲醇性质 (4) 1.2 甲醇用途 (4) 1.3 醇生产原 料 (4) 2 甲醇的合 成 (5) 2.1 甲醇合成的基本原 理 (5) 2.1.1 甲醇合成反应步骤 (5) 2.1.2 合成甲醇的化学反 应 (5)

2.1.3 甲醇合成反应的化学平 衡 (6) 3 甲醇合成的催化 剂 (6) 3.1 工业用甲醇合成催化 剂 (7) 4 甲醇合成的工艺条 件 (9) 4.1 反应温度 (9) 4.2 压力 (10) 4.3 空速 (10) 4.4 气体组 成 (11) 5 甲醇合成的工艺流 程 (12) 5.1 甲醇合成的方法 (12) 5.2 甲醇合成塔的选

甲醇精馏塔的设计

《化工设备设计基础》课程设计 题目:甲醇精馏塔的设计 年级:2011级 专业:化学工程与工艺 学号:0116 姓名:高鑫政 指导老师:徐琼 湖南师范大学树达学院 2014 年6 月4 日《化工设备机械基础》课程设计成绩评定栏 设计任务:甲醇精馏塔的设计 完成人:高鑫政学号:0116 评定基元评审要素评审内涵满分评分 设计说明书, 40% 格式规范 设计说明书是否符合 规定的格式要求 10 内容完整 设计说明书是否包含 所有规定的内容 10 设计方案 选材是否合理标准件 选型是否符合要求 10 工艺计算 过程 工艺计算过程是否正 确、完整和规范 10 设计图纸, 30% 图纸规范 图纸是否符合规范、标 注清晰 10 与设计吻合 图纸是否与设计计算 的结果完全一致 15

图纸质量设计图纸的整体质量 的全面评价 5 答辩成绩, 30% PPT质量 PPT画面清晰,重点突 出 10 内容表述答辩表述是否清楚10 回答问题回答问题是否正确10 100 评阅人签名:总分: 评分说明:储罐设计作品的总分=(设计说明书成绩+设计图纸成绩)*0.9+答辩成绩 塔设备设计作品的总分=设计说明书成绩+设计图纸成绩+答辩成绩 设计任务书(十六) 题目:甲醇精馏塔的设计 设计内容: 根据给定的工艺参数设计一筛板塔,具体包括塔体、裙座材料的选择;塔体及封头的壁厚计算及其强度、稳定性校核、筒体和裙座的水压试验应力校核、裙座结构设计及强度校核;塔设备的结构设计;基础环、地脚螺栓计算等 已知工艺参数: 塔体内径/mm 2000 塔高/mm 31000 计算压力/MPa 1.2 设计温度/o C 200 设置地区长沙地震设防烈度8 场地土类Ⅱ类设计地震 分组第二组设计基本地震 加速度 0.2g 地面粗糙度B类塔盘数52 塔盘存留介质100

甲醇水筛板精馏塔课程设计

甲醇水筛板精馏塔课程设计 《化工原理》专业课程设计设计题目常压甲醇-水筛板精馏塔设计姓名:潘永春班级:化工101 学号:xx054052 指导教师:朱宪荣课程设计时间xx、6、8xx、6、20 化工原理课程设计任务书专业:化学与化学工程学院:化工101 姓名:潘永春学号 xx0054052 指导教师朱宪荣设计日期:xx 年6月8日至 xx年6月20日 一、设计题目: 甲醇-水精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件: 1、设计任务生产能力(进料)4 13、34Kmol/hr操作周期8000小时/年进料组成甲醇0、4634 水0、5366(质量分率下同)进料密度2 33、9Kg/m3 平均分子量 22、65塔顶产品组成 >99%塔底产品组成 <0、04% 2、操作条件操作压力 1、45bar (表压)进料热状态汽液混合物液相分率98% 冷却水20℃ 直接蒸汽加热低压水蒸气塔顶为全凝器,中间汽液混合物进料,连续精馏。 3、设备形式筛板式或浮阀塔 4、厂址齐齐哈尔地区

三、图纸要求 1、计算说明书(含草稿) 2、精馏塔装配图(1号图,含草稿)一、前言 51、精馏与塔设备简介 52、体系介绍 53、筛板塔的特点 64、设计要求:6 二、设计说明书7三、设计计算书 81、设计参数的确定 81、1进料热状态 81、2加热方式 81、3回流比(R)的选择 81、4 塔顶冷凝水的选择 82、流程简介及流程图 82、1流程简介 83、理论塔板数的计算与实际板数的确定 93、1理论板数计算 93、1、1物料衡算 93、1、2 q线方程 93、1、3平衡线方程103、1、4 Rmin和R的确定103、1、5精馏段操作线方程的确定103、1、6精馏段和提馏段气液流量的

甲醇-水精馏化工原理课程设计

《化工原理课程设计》报告 10000kg/h 甲醇~水 精馏装置设计

一、概述 (3) 1.1 设计依据 (3) 1.2 技术来源 (3) 1.3 设计任务及要求 (3) 二、计算过程 (4) 1 设计方案及设计工艺的确定 (4) 1.1 设计方案 (4) 1.2.设计工艺的确定 (4) 1.3、工艺流程简介 (4) 2. 塔型选择 (5) 3. 操作条件的确定 (5) 3.1 操作压力 (5) 3.2 进料状态 (5) 3.3加热方式的确定 (6) 3.4 热能利用 (6) 4. 有关的工艺计算 (6) 4.1精馏塔的物料衡算 (9) 4.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9) 4.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (10) 4.1.3物料衡算 (10) 4.2 塔板数的确定 (10) 4.2.1 理论板层数NT的求取 (10) 4.2.3 热量衡算 (12) 4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14) 4.3.1 操作压力的计算 (14)

4.3.3 平均摩尔质量的计算 (15) 4.3.4 平均密度的计算 (15) 4.3.5 液相平均表面力的计算 (16) 4.3.6 液体平均粘度的计算 (17) 4.4 精馏塔的塔底工艺尺寸计算 (18) 4.4.1塔径的计算 (18) 4.4.2 精馏塔有效高度的计 (19) 4.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (19) 4.5.1溢流装置的计算 (19) 4.5.2 塔板布置 (21) 4.6 筛板的流体力学验算 (24) 4.6.1 塔板压降 (24) 4.6.2 液面落差 (25) 4.6.3 液沫夹带 (26) 4.6.4 漏液 (26) 4.6.5 液泛 (27) 4.7 塔板负荷性能图 (27) 4.7.1、液漏线 (27) 4.7.2、液沫夹带线 (28) 4.7.3、液相负荷下限线 (29) 4.7.4、液相负荷上限线 (29) 4.7.5、液泛线 (29) 5.热量衡算 (32) 5.1塔顶换热器的热量衡算 (33)

年产20万吨煤制甲醇工艺设计

年产20万吨煤制甲醇工艺设计 年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 精细092第六组 年产20万吨煤制甲醇工艺设计 专业: 精细化学品生产技术 组别: 第六组 指导老师: 第 1 页 年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 精细092第六组 目录 1 文献综 述 (4) 1.1 我国甲醇行业现状与发展建 议 ............................................ 4 1.1.1甲醇发展状 况 ......................................................... 4 1.1.2甲醇市场状况 (4) 1.1.3甲醇发展方 向 ......................................................... 5 1.1.4甲醇行业的发展建议 (5) 1.2 甲醇生产方法简 介 ...................................................... 6 1.2.1煤、焦炭制甲醇的生产方法简述 ......................................... 6 1.2.2

本设计工艺流程 (19) 2 煤制甲醇生产工艺流 程 ................................................... 20 2.1 煤气化制粗原料气 ..................................................... 20 2.1.1 煤气化基本原理 .. (20) 2.1.2 灰熔聚流化床煤气化技术概 述 ......................................... 20 2.1.3 ICC灰熔聚流化床煤气化工艺 .......................................... 21 2.2 粗原料气栲胶法脱硫 ................................................... 23 2.2.1 栲胶法脱硫工艺原理 . (23) 2.2.2 粗原料气栲胶脱硫工艺流 程 ........................................... 23 2.3 原料气变 换 ........................................................... 24 2.3.1 一氧化碳变换的原理 . (24) 2.3.2 加压全低变工艺流 程 ................................................. 25 2.4 变换气栲胶法脱硫 ..................................................... 26 2.4.1 变换气脱硫原因 .. (26) 2.4.2 变换气栲胶脱硫工艺流 程 ............................................. 26 2.5 变换气碳酸丙烯酯法脱碳 ............................................... 26 2.5.1 碳酸丙烯酯法脱碳原理 ............................................... 26 2.5.2 碳酸丙烯酯法脱碳工艺流程 . (26) 2.6 合成气(变换气)压缩 .................................................

甲醇-水填料精馏塔的课程设计

摘要: 填料塔为连续接触式的气液传质设备,与板式塔相比,不仅结构简单,而且具有生产能力大,分离填料材质的选择,可处理腐蚀性的材料,尤其对于压强降较低的真空精馏操作,填料塔更显示出优越性。本文以甲醇-水的混合液为研究对象,因甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大,较易分离,所以此设计采用常压精馏。根据物料性质、操作条件等因素选择填料塔,此设计采用泡点进料、塔底再沸器和塔顶回流的方式,将甲醇—水进行分离的填料精馏塔。通过甲醇—水的相关数据,对全塔进行了物料衡算和热料衡算,得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系,进而得到精馏塔的理论板数。分析了进料、塔顶、塔底、提馏段、精馏段的流量及其物性参数。对精馏段和提留段的塔径及填料层高度进行了计算,以确定塔的结构尺寸。对塔内管径、液体分布器、筒体壁厚进行了选型计算,从而得到分离甲醇—水混合物液的填料精馏塔。 关键词:填料塔;流量;回流比;理论板数;工艺尺寸

第一章:设计任务书 (1) 一、设计题目 (1) 二、操作条件 (1) 三、填料类型 (1) 四、设计内容 (2) 第二章:工艺设计计算 (2) 一、设计方案的确定 (2) 二、精馏塔的物料衡算 (3) 三、理论塔板数的确定 (3) 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 五、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 (10) 六、填料层压降的计算 (13) 七、筒体壁厚的计算 (14) 八、管径的计算 (14) 九、液体分布器简要设计 (16) 第三章:结论 (18) 一、设计感想 (18) 二、全章主要主要符号说明 (19) 三、参考资料: (20)

第一章:设计任务书 一、设计题目 在抗生素类药物生产过程中,需要用甲醇溶媒洗涤晶体,洗涤过滤后产生废 甲醇溶液,其组成为含甲醇46%、水54%(质量分数),另含有少量的药物固体微 粒。为使废甲醇溶液重复利用,拟建立一套填料精馏塔,以对废甲醇溶媒进行精 馏得到含水量≤0.3%(质量分数)的甲醇溶媒。设计要求废甲醇溶媒的处理量为 4t/h,塔底废水中甲醇含量≤0.5%(质量分数)。 二、操作条件 1、操作压力为常压 2、进料热状态自选(饱和) 3、回流比自选 4、塔底加热蒸汽压力0.3MPa(表压) 三、填料类型 因甲醇溶媒中含有少量的药物固体微粒,应选用金属散装填料,以便定期拆卸和清理。填料类型和规格自选。

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