毕业设计（论文）-45万ta甲醇精馏工段工艺设计.docx

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1、学号：单击此处键入毕业设计设计题目：45万t/a甲醇精馆工段工艺设计学生姓名：单击此处键入专业：单击此处键入班级：单击此处键入学院：单击此处键入指导教师：导师姓名教授第二导师姓名职称二OXX年XX月XX日摘要甲醇最早由木材和木质素干馅!制的，故俗称木醇，这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。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、醋酎、甲酸

2、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。本设计选择了以45万t/a甲醇精储的产量作为生产计算与设计的任务，参考了河南永城永煤集团龙宇煤化工甲醇厂甲醇精馅的工艺，本设计从工艺角度对其生产过程和主要设备进行了物料衡算、塔设备简捷法计算、热量衡算、换热器设计等工艺计算。关键词甲醇；精储；物料衡算；热量衡算AbstractMethano1wasfirstproducedbydrydisti11ationofwoodand1ignin,henceitiscommon1yknownasxy1ito1,whichisthesimp1estrepre

3、sentativeofsaturatedfattya1coho1s.Inrecentyears,theproductioncapacityofmethano1inthewor1dhasdeve1opedrapid1y.Therapiddeve1opmentofthemethano1industryisduetothefactthatmethano1isabasicrawmateria1andimportantso1ventforvariousorganicproducts,wide1yusedinindustriessuchasorganicsynthesis,dyes,pharmaceuti

4、ca1s,coatings,andnationa1defense.Theresearchresu1tsonthemethodofconvertingmethano1intogaso1inehaveopenedupawaytoconvertcoa1intoautomotivefue1.Inrecentyears,withthedeve1opmentofthecarbonchemica1industry,productssuchasmethano1toethano1,ethy1ene,ethy1eneg1yco1,to1uene,xy1ene,viny1acetate,aceticanhydrid

5、e,methy1formate,andmethano1resinwithgoodoxygendecompositionperformancearebeingresearched,deve1oped,andindustria1ized.Methano1chemica1industryhasbecomeanimportantfie1dinthechemica1industry.Thisdesignse1ectstheoutputof450thousandt/amethano1rectificationasthetaskofproductionca1cu1ationanddesign,andrefe

6、rstotheprocessofmethano1rectificationin1ongyuCoa1Chemica1Methano1P1antofHenanYongchengYbngchengCoa1Group.Fromtheperspectiveofprocess,thisdesignhascarriedoutprocessca1cu1ationsforitsproductionprocessandmainequipment,suchasmateria1ba1anceca1cu1ation,towerequipmentsimp1emethodca1cu1ation,heatba1anceca1

7、cu1ation,heatexchangerdesign,etc.Keywordsmethano1;rectification;Materia1ba1ance;Heatba1anceca1cu1ation目录摘要IABSTRACTII1总论11.1 概况11.1.1 甲醇的用途11.1.2 甲醇精储工艺技术比较11.1.3 甲醛精微工艺的概况41.2 精微的目的和原理和精储塔的操作和调节51.2.1 粗甲醇的组成与精制要求51.2.2 工艺原理71.2.3 影响因素101.2.4 精储塔的产品质量控制和调节111.3 甲醇的主要技术规格111.3.1 甲醇的一般性质111.3.2 甲醇的沸点和

8、蒸汽压121.3.3 甲醇-水系统的性质131.4 甲醇精微工艺流程说明141.4.1 预精憎系统141.4.2 加压精储系统141.4.3 常压精微系统151.4.4 回收精储系统152甲醇精微生产工艺设计及计算172.1 计算参数172.2 预精储塔工艺计算182.2.1 物料衡算182.2.2 全塔高度和塔径的确定182.3 加压精储塔工艺计算202.3.1 物料衡算202.3.2 热量衡算222.3.3 理论塔板数计算242.3.4 精僧塔主要尺寸的设计计算252.3.5 填料的选择292.3.6 塔径设计的计算292.3.7 填料层高度的计算312.3.8 全塔高度的确定312.4

9、常压精储塔工艺计算342.4.1 物料衡算342.4.2 热量衡算362.4.3 理论塔板数计算382.4.4 精微塔主要尺寸的设计计算392.4.5 填料的选择432.4.6 塔径设计的计算442.4.7 填料层高度的计算452.4.8 全塔高度的确定462.5 回收精储塔工艺计算482.5.1 物料衡算482.5.2 热量衡算502.5.3 理论塔板数计算532.5.4 精微塔主要尺寸的设计计算542.5.5 填料的选择582.5.6 塔径设计的计算582.5.7 填料层高度的计算602.5.8 全塔高度的确定602.5.9 筒体的厚度和封头的厚度确定632.6 粗甲醇预热器642.6.1

10、 计算定性温度，确定物理常数642.6.2 求温差修正系数652.6.3 计算所需的传热面积652.6.4 分别计算管程和壳程的传热系数662.6.5 管壁温度3672.6.6 计算管、壳程的压力降682.7 泵的选型702.7.1 泵的类型、系列和型号的确定702.7.2 轴封型式的确定71参考文献73谢辞75附录A771总论1.1 概况1.1.1 甲醇的用途目前，甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烽和芳煌的重要基础有机原料。随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途。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。甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料

11、和优质燃料。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烧，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。我国目前甲醇的产量还较低，但近年来发展速度较快，近五年来甲醇的生产规模有了突飞猛进的发展。从我国能源结构

12、出发，甲醇由煤制的技术已经成熟，近几年由煤制甲醵的工艺已经全面工业化生产，将来在我国甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蕴藏着潜在的巨大市场。我国甲醇工业无疑将迅速发展起来。甲醇汽油是指把甲醇部分添加在汽油里，用甲醇燃料助溶剂复配的M系列混合燃料。其中：M15（在汽油里添加15%甲醇）清洁甲醇汽油为车用燃料，分别应用于各种汽油发动机，可以在不改变现行发动机结构的条件下，替代成品汽油使用，并可与成品油混用。甲醇混合燃料的热效率、动力性、启动性、经济性良好，具有降低排放、节省石油、安全方便等特点。世界各国根据不同国情，研发了M3、M5、MI5、M20、M50、N85、M1OO等不同掺和比的甲醇

13、汽油。目前，商用甲醇主要为M85（85%甲醇+15%汽油）和M100,M1Oo性能优于M85,具有更大的环境优越性。1.1.2 甲醇精储工艺技术比较工业上粗甲醇精储的工艺流程，随着粗甲醇合成方法不同而有差异，其精制过程的复杂程度有较大差别，但基本方法是一致的。首先，总是以蒸馈的方法在蒸僧塔的顶部，脱除较甲醇沸点低的轻组分，这时，也可能有部分高沸点的杂质和甲醇形成共沸物，随轻组分一并除去。然后，仍以蒸僧的方法在塔的底部或底侧脱除水和重组分，从而获得纯净甲醇组分。其次，根据精甲醇对稳定性或其他特殊指标的要求，采取必要的辅助方法。近年来，由于催化剂、粗甲醇合成条件以及制取原料气的改进，粗甲醇的精储过

14、程相应有较大的变更。加上新型精僧设备的使用，对工艺流程也产生一定影响。在决定粗甲醇精储的工艺流程时，应对这些条件进行综合考虑，并结合到过程中能源消耗的降低，自动化程度的提高，对精甲醵质量的特殊要求等等，合理选择适当的精微方法。甲醇精储按工艺主要分为3种：双塔精微工艺技术、带有高镒酸钾反应的精储工艺技术和我国自行开发的三塔精僧工艺技术。双塔精馈工艺技术由于具有投资少、建设周期短、操作简单等优点，被我国众多中、小甲醇生产企业所采用，尤其在联醇装置中得到了迅速推广。带有高镒酸钾反应的精储工艺技术仅在单醇生产中用锌络为催化剂的产品中有应用。近年来,随着甲静合成铜基催化剂的广泛应用和气体净化水平的提高，

15、粗甲醇生产中的副反应减少和杂质的降低，此工艺流程已经很少采用。三塔精储工艺技术是为减少甲醇在精储中的损耗和提高热利用率而开发的一种先进、高效和能耗较低的工艺流程,近年来在大、中型企业中得到了推广和应用。图1甲防双肝工艺流程图1.1甲醇双塔工艺流程1粗甲醇贮槽;2一预塔给料泵;3粗甲醇预热器;4一预精储塔;5预塔冷凝器;6预塔回流槽;7-预塔回流泵;8预塔再沸器;9一主塔给料泵；10主精储塔;11一主塔冷凝器;12一主塔回流槽;13主塔回流泵;14一精甲静冷却器;15一主塔再沸器;16一精甲醇贮槽;17一精甲醇泵精镭塔按内件可分为板式精储塔和填料型精微塔。传统的精僧塔大都是以浮阀为主的板式塔，随着新型板式塔的开发成功，又出现了导向浮阀、斜孔筛板等结构，但由于板式塔开孔率低，介质传质、传热效率差，总体效果并不太理想。效率较高的填料塔是最近几年才出现的，采用以高效丝网波纹填料和配套的分布器为核心的精储技术。相同规模的装置三塔精储与双塔精储相比投资增加20%以上，但运行费用一般可节省20%o企业选择哪种精像工艺技术,主要取决于企业甲醇实际生产能力、预期生产规模、甲醇市场行情，以及企业的公用工程水、电、汽的