本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-年產(chǎn)50萬(wàn)噸甲醇精餾線系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 ℃ ,冷卻下來的液體進(jìn)入預(yù) 精餾 塔回流槽 T15501 中 ；從預(yù) 精餾 塔一級(jí)冷凝器 E15506 出來的 氣 體進(jìn)入預(yù) 精餾 塔二級(jí)冷凝器 E15515 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃左右 ,冷凝下來的液體進(jìn)入 萃取槽 T15508 中，經(jīng)工藝水萃取后，甲醇水溶液進(jìn)入預(yù) 精餾 塔回流槽 T15501 中，萃取出來的物料去雜醇油罐；二級(jí)冷凝器中出來的帶有甲醇的不凝氣，進(jìn)排放槽 T15506 中，用水洗滌其中的甲醇后，不凝氣去放空 總管 。 回流槽 T15501 中的甲醇溶液，經(jīng)預(yù) 精餾 塔回流泵送入預(yù) 精餾 塔 C15501 的頂部作回流液。預(yù) 精餾 塔塔釜的預(yù)后甲醇經(jīng)液位控制后去加壓 精餾 塔進(jìn)一步精餾。 低壓蒸汽和加壓 精餾 塔來的低壓蒸汽冷凝液，分別進(jìn)入預(yù) 精餾 塔 C15501 的再沸器E15510 和 E15514，對(duì)管 程的介質(zhì)進(jìn)行加熱來為預(yù) 精餾 塔精餾提供熱量，然后蒸汽冷凝液去 E15501 加熱粗甲醇。 為了防止粗甲醇中的酸性物質(zhì)對(duì)管道和設(shè)備造成腐蝕，向粗甲醇中加入少量 5%左右的 NaOH 溶液，將粗甲醇的 PH 值控制在 ~8 左右。 加壓精餾系統(tǒng) 預(yù)精餾塔出來的預(yù)后甲醇，經(jīng)加壓精餾塔給料泵加壓后，進(jìn)入加壓 精餾 塔進(jìn)料 /釜液換熱器 E15513 的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點(diǎn)后，進(jìn)入加壓精餾塔 C15502 的下部，塔頂出來的甲醇蒸 汽 進(jìn)入冷凝器 /再沸器 E15507 的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進(jìn)入加壓 精餾 塔回流槽 T15502，回流槽中出來的冷凝液甲醇，部分經(jīng)加壓 精餾 塔回流泵加壓后進(jìn)入加壓中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 精餾 塔頂作回流液，其余的甲醇液進(jìn)入加壓 精餾 塔精甲醇冷卻器 E15502 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃后，去中間罐區(qū)的精甲醇計(jì)量罐 （ 或粗甲醇儲(chǔ)罐 ） 。出加壓 精餾塔釜液去常壓 精餾 塔繼續(xù)精餾。 低壓蒸汽進(jìn)入加壓 精餾 塔再沸器 E15511，為加壓 精餾 塔精餾提供熱量，被冷凝后的低壓蒸汽冷凝液，去 E15501 繼續(xù)作加熱介質(zhì)用。 常壓精餾系統(tǒng) 加壓 精餾 塔釜液與加壓 精餾 塔的進(jìn)料液在 E15513 中進(jìn)行換熱后，進(jìn)入常壓精餾塔C15503 的 下部，塔頂出來的甲醇蒸 汽 進(jìn)入常壓 精餾 塔回流冷凝器 E15508 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷凝冷卻后，進(jìn)常壓 精餾 塔回流槽 T15503 中，回流槽出來的液體經(jīng)常壓精餾 塔回流泵加壓后，一部分進(jìn)常壓 精餾 塔頂作回流液用，其余作精甲醇去中間罐區(qū)。 常壓精餾塔精餾的熱量來自于進(jìn)入常壓 精餾 塔再沸器 E15507 的加壓 精餾 塔頂甲醇 蒸汽 的冷凝熱。 回收精餾系統(tǒng) 常壓 精餾 塔底出來的廢水，含有 2%左右的甲醇，經(jīng)回收 精餾 塔進(jìn)料泵加壓后，進(jìn)入回收 精餾 塔 C15504，塔頂出來的 氣 相，進(jìn)回收 精餾 塔冷凝器 E15509 的殼程， 被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 45℃左右，進(jìn)入回流槽 T15504，回流槽出來的液體經(jīng)回收 精餾 塔回流泵加壓后，部分進(jìn)回收 精餾 塔頂部作回流液，其余去中間罐區(qū)的雜醇油儲(chǔ)罐。 低壓蒸汽進(jìn)入回收 精餾 塔再沸器 E15516 的殼程，加熱管程介質(zhì)后為回收 精餾 塔精餾提供熱量。蒸汽冷凝液去 E15501。 回收 精餾 塔底出來的釜液，含有微量的甲醇和有機(jī)物，經(jīng)廢水冷卻器 E15512 中的循環(huán)冷卻水冷卻到 60℃左右后，送出界區(qū)去污水生化處理裝置。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 計(jì)算參數(shù) 表 21 加壓下甲醇 水 平衡數(shù)據(jù)表 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) 134 129 135 140 145 130 148 150 155 158 131 160 165 168 132 170 172 133 表 22 甲醇的汽化熱 溫度， ℃ 汽化熱， kJ/kg 溫度， ℃ 汽化熱， kJ/kg 溫度， ℃ 汽化熱， kJ/kg 0 80 160 20 100 180 40 120 200 60 140 220 表 23 常壓下甲醇 水平衡數(shù)據(jù)表 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液 相中甲醇 氣相中甲醇 ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) 100 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 預(yù)精餾塔工藝計(jì)算 物料衡算 預(yù)精餾塔的目的是 首先對(duì)從合成塔過來的粗甲醇進(jìn)行初步精餾，主要目的是除去其中的輕餾分，將甲醇作為重組分留在塔底以作為后續(xù)塔的進(jìn)料，通過后面的加壓塔、常壓塔和回收塔對(duì)甲醇精餾得到精甲醇，因此預(yù)精餾塔的主要產(chǎn)品是輕餾分，所以此塔的物料衡算應(yīng)取輕餾分的量進(jìn)行計(jì)算。 已知： 進(jìn)料的 M =進(jìn)料流量 F= sw =67925kg/h，甲醇的質(zhì)量分率 tW =95%，水的質(zhì)量分率 tW =%，輕餾分的質(zhì)量分率 tW =%，另有雜醇和乙醇的量較少，這里忽略不計(jì)。摩爾分率單位： %，由于輕餾分的平均分子沒法確定，因此通過對(duì)其它組分的摩爾分率計(jì)算推出輕餾分的摩爾分率。 進(jìn)料的摩爾流量 MwF s?=67925/=甲醇的摩爾分率 （（ 95 67925/100） /32） /= 水的摩爾分率 （（ 67925/100） /18） /= 則 Fx == 根 據(jù)工藝流程圖，確定塔頂產(chǎn)品的摩爾流量和塔頂產(chǎn)品組成 D=2360/=根據(jù)物料衡算方程 ??? WDF W= WDF xWxDxF ????? 計(jì)算出 = + WW xx ? = 由于輕餾分 是多 種物質(zhì)的混合物，因此無(wú)法得到其物性參數(shù)以及輕餾分與 重組分甲醇的平衡數(shù)據(jù)，所以無(wú)法計(jì)算對(duì)預(yù)精餾塔進(jìn)行物料衡算和能量衡 算，以及填料層高度，塔徑的計(jì)算，但預(yù)精餾塔屬于本設(shè)計(jì)第一個(gè)塔設(shè)備，也是關(guān)鍵設(shè)備之一，所以對(duì)預(yù)精餾塔的設(shè)備參數(shù)選取實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，這里給予說明。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 全塔高度和塔徑的確定 [5] 精餾段填料選擇為 TJW2 型，精餾段填料高度為 3650mm，提餾段填料選擇為 TJH50型，提餾段填料高度為 11200mm，全塔填料高度為 14850mm，即 。 塔頂空間是塔 頂?shù)谝粔K塔板到塔 頂 切線距離。對(duì)于填料塔而言，塔頂空間即為第一層填料 上線 到塔頂 切線 的距離。為了減少塔頂出口氣體中攜帶液體量，塔頂空間一般取 ～，以利于氣體中的液滴自由沉降。本設(shè)計(jì)取塔頂空間為 。 本設(shè)計(jì)選用的是 槽式液體分布器和槽盤式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問題，壓降小、負(fù)荷彈性大 。 因填料分三段，則需兩組液體分布器，確定液體分布器在塔內(nèi)高度為 ，第二組高度為 ，其高度為 +=。 塔底空間是指塔底第一塊 板到塔底切線的距離。對(duì)于填料塔而言，塔底空間是指最后一層填料底線到塔底切線的距離。本設(shè)計(jì)取塔底空間為 。 裙式支座是由座圈、基礎(chǔ)環(huán)和地腳螺栓座組成。座圈上開有人孔、引出管孔、排氣孔和排污孔。座圈焊固在基礎(chǔ)環(huán)上，基礎(chǔ)環(huán)的作用，一是將載荷傳給基礎(chǔ)，二是在它的上面焊制地腳螺栓座，地腳螺栓座是由兩塊筋板、一塊壓板和一塊墊板組成，地腳螺栓正是通過地腳螺栓座將裙座牢牢地固定在基礎(chǔ)上。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度，今以圓柱型裙座為例，可知裙座高度是由塔底封頭切線到出料管中心線的高度 h 和出料管中心線至基礎(chǔ)環(huán)的高度 H 兩部分組成。 h 的最小尺寸是由釜液出口管尺寸決定， H則應(yīng)按工藝條件確定。 圖 21 塔底裙座結(jié)構(gòu)圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 本設(shè)計(jì)中采用圓柱型裙座，裙座高度選取 。 全塔高度 =塔頂空間 +塔內(nèi)液體分布器高度 +塔底空間 +裙座高度 +填料層高度 H=++++= 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)選取塔徑為 2800mm。 加壓精餾塔工藝計(jì)算 [3] 物料衡算 已知 ： M =進(jìn)料流量 F= sw =還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計(jì)。摩爾分率單位： % 進(jìn)料的摩爾流量 MwF s?=甲醇的摩爾分率 Fx =（（ 87 ） /32） /= D=根據(jù)物料衡算方程 WDF ?? WDF xWxDxF ????? 計(jì)算出 = Dx + Dx? = 進(jìn)料溫度 Ft （ 1000kPa） ?Ft ℃ ，取泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1 塔頂溫度為 ?Dt ℃ 在 ?Ft ℃ 溫度下，根據(jù)安托因公式計(jì)算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：水的安托因常數(shù)為 A=， B=， C=[4]。 Ct BAP ????lg 式中 ?P 飽和蒸汽壓， KPa； t物系溫度， ℃ 。 代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓 ?BP =。 甲醇的安托因常數(shù)為 A=， B=， C= CT BAP ????ln 式中 ?P 飽和蒸汽壓， mmHg； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) T物系溫度， K。 代入數(shù)據(jù)得，甲醇的飽和蒸汽壓 ?AP = kpa. 回流比確定 由甲醇 水的平衡數(shù)據(jù)繪制 xy 圖 用作圖法求最小回流比 minR 由于進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，所以畫 q 線與平衡線交點(diǎn)，用交點(diǎn)坐標(biāo) x,y 求最小 回流比 圖 22作圖法求最小回流比 ????BAPP? ? ??????? i n qq qD xy yxR 操作回流比可取為最小回流比的 ～ 倍，所以取 ?? RR = 所以，回流比確定為 ?R ??? DRL =中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) ???? FqLL39。 +1 =??VV39。 表 24物料衡算表 物料 流量 （ kmol/h） 組成 物料 物流（ kmol/h） 進(jìn)料 F 甲醇 水 塔頂產(chǎn)品 D 甲醇 水 塔底殘液 W 甲醇 水 精餾段上升 蒸汽量 V 提餾段上升 蒸汽量 V’ 精餾段下降 液體量 L 提餾段下降 液體量 L’ 熱量衡算 [3] ① 加熱介質(zhì)的選擇 常用的加熱劑有飽和水蒸汽和煙道氣。飽和水蒸汽是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。由于飽和水蒸汽冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá) 100～ 1000℃ ，適用于高溫加熱。缺點(diǎn)是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。 本設(shè)計(jì)選用 （溫度為 180℃ ）的低壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù) 雜。 ② 冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗疲鋮s水一般為 10～35℃ .如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。 本設(shè)計(jì)建廠地區(qū)為永城。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃ 。故選用 32℃ 的冷卻水 ,選升溫 10℃ ，即冷卻水的出口溫度為 42℃ . 根據(jù)資料所提供的數(shù)據(jù)， Dt =℃ ， Wt =℃ 注：下標(biāo) 1 為甲醇，下標(biāo) 2 為水。 冷凝器 的熱負(fù) 荷 ? ?LDVDC IIVQ ?? 其中 VDI 塔頂上升蒸汽的焓 LDI 塔頂餾出液的焓 對(duì)于全凝器作熱量衡算（忽略熱量損失） 因塔頂餾出液幾乎為純甲醇，故其焓可近似按純甲醇進(jìn)行計(jì)算，則全凝器的熱負(fù)荷為中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) （塔頂溫度為 ℃ 下，