40万吨煤制甲醇精馏工艺设计

1、陕西能源节约职业技术学院课程设置修订四十万吨煤制甲醇精馏工艺设置修订学生姓名：指导老师：李秉昌专业：应用化工技术系：地质测量系摘要甲醇是煤化工中非常重要的有机产品，在甲醇合成工业的生产过程中，粗甲醇的提纯不仅是决定甲醇产品品质的重要工序，也是影响甲醇生产成本的重要因素之一。 热交换设备是化工生产中重要的通用热工设备之一，壳和管片式换热器以其结构简单、牢固、操作弹性大等特点广泛应用于工业生产。本文的研究对象为四塔甲醇精馏技术，相比传统技术其新技术可节约能源和软水，而新工艺则增加了系统的耦合度，加强了塔间的关联，提高了系统对供应波动响应的复杂性，给控制带来了较大的难题。 为了实现新工艺的工业应用，

2、对新工艺进行了详细的研究。牛鼻子词：甲醇精馏、Aspen Plus模拟、热交换设备核算、设备选型目录概要II前言第一章文献综述- 6 -1.1研究背景- 6 -1.1.1课题的提交- 6 -1.1.2研究目标- 6 -1.2甲醇简介- 6 -1.3甲醇精馏过程的发展- 7 -1.3.1流程流程概要- 7 -1.3.2典型的程序流程- 7 -1.3.3影响精馏操作的因素和调节- 10 -第二章甲醇精馏工序材料平衡补正算- 11 -2.1甲醇精馏原理- 11 -2.1.1备用精馏塔的作用- 11 -2.1.2通过添加碱改善甲醇精馏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

3、择- 12 -2.2四塔精馏工序过程的材料平衡修正算法- 12 -2.2.1甲醇精馏工序材料平衡核算任务- 12 -2.2.2甲醇精馏工序材料平衡修正原理18- 13 -2.2.3甲醇精馏工序材料平衡修订- 13 -第3章常压塔冷却器的设置修订- 18 -3.1确定设定修订案- 18 -3.2确定物性数据18- 18 -3.2.1总传热系数的订正算法- 18 -3.2.2工艺结构尺寸- 19 -3.2.3折流板- 20 -3.2.4接管- 21 -3.3热交换设备会修订- 21 -3.4挡板大板块的形状和尺寸的确定- 25 -3.5波形膨胀节- 25 -3.6设备主要附件的选择17- 25 -

4、3.6.1气管及耳朵皮的选择- 25 -3.6.2左管板的选择- 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- 28 -3.6.6左管箱隔板的选择- 29 -3.6.7左管箱耳朵皮和瓦斯气体插座的选择- 29 -3.6.8右管板- 29 -3.6.9右管箱设订- 29 -3.6.10鞍座的选定- 30 -3.7设定修正结果一览表- 30 -第四章结论- 31 -参考文献- 32 -谢谢- 33 -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、能源消费指标是甲醇精馏系统的重要组成部分。 甲醇精馏过程严重影响着整个甲醇

5、生产过程的生产能力、产品质量、能源消费和原料消费、环境保护。 精馏过程占总能量消费量的大部分，甲醇生产能源消费量的约60%用于精馏过程。 精馏投资约占项目总投资的30%至40%。研究开发新技术，传统方法先进行实验，然后经过小试验、中试、工业规模生产等逐步扩大的过程，周期长，投资大。 如果应用过程仿真软件来模拟过程流，容易实现过程流的考察，改进过程流的配置，优化过程操作残奥仪表，如果选择的模型和热力学方法合适，模拟结果相当可靠。国内一些甲醇生产装置，甲醇精馏能量消耗高，产品收率低，一些装置的甲醇产品品质均较差。 在云同步，国内的甲醇生产能力扩展迅速，而目前新的项目工程设置修订以旧的设置修订为主，

6、没有一盏茶的甲醇精馏系统设置应用理论研究的基础。 因此，对甲醇精馏过程系统的研究对通过合理设置和甲醇精馏系统、设备改造和调整过程降低甲醇精馏能源消费，提高甲醇产品品质和收率有着显着的现实意义。本文查阅了国内外文献和实际生产中的工艺资料，利用工艺仿真软件，采用独自的物性热力学包模拟修正了四塔甲醇精馏过程，并与实际工艺数据对比，在云同步上归纳和分析了常规甲醇精馏过程不同过程的设计修正残奥和操作残奥表， 在甲醇精馏系统的基础上对甲醇精馏系统提出了一种新的改进和新工艺的开发。 对发展甲醇工业具有重要意义。因为本主儿的水平有限，文章有不方便的地方请老师指出。- 32 -/33下载文档可编辑第一章文献综述

7、1.1研究背景1.1.1课题的提交粗甲醇含有大量有机杂质和水分，需要精制。 精制过程包括精馏和化学处理。 化学处理主要是在精馏过程中用碱破坏难以分离的杂质，调节pH值。 精馏主要去除易挥发成分，如二甲醚、难挥发成分、高级醇、水等1 .在确定粗甲醇精馏过程流程时，应综合考虑生产中的能源消费、自动化程度、精馏甲醇质量要求等，并合理选择合适的精馏方法。 甲醇精馏过程中物质消耗与粗甲醇质量关系密切，并且随着甲醇合成条件的改进，其甲醇精馏过程发生了较大变化。 根据甲醇的质量要求，甲醇精馏可分为一塔工艺、二塔工艺和三塔工艺。 此外，ICI公司在80年代末将双子塔过程改为四塔过程，以节省能源消费。因此，对甲

8、醇精馏过程系统的研究对通过合理设置和甲醇精馏系统、设备改造和调整过程降低甲醇精馏能源消费，提高甲醇产品品质和收率有着显着的现实意义。 本文查阅了国内外文献和实际生产中的工艺资料，利用工艺仿真软件，采用独自的物性热力学模拟计算了四塔甲醇精馏工艺流程，并与实际工艺数据对比，在云同步上归纳和分析了常规甲醇精馏工艺不同工艺的设计订正残奥仪和操作残奥仪1.1.2研究目标本文的研究目标是对甲醇精馏工序的初步修订(1)根据热力学原理选择甲醇精馏工序的工艺流程，并进行材料平衡修正计算和能量平衡修正计算(3)根据热交换设备的热补正算、流动补正算、构造补正算和强度设定补正，合理选定热交换设备利用auto计算机辅助

9、设计软件制作甲醇精馏工序的材料流程图、带测量控制点的工艺流程图、冷却器的设备图、0.000平面的精馏工序设备版结构图。1.2甲醇简介纯甲醇是无色透明、稍有乙醇味、易挥发的液体，沸点65，熔点-97.8，与水的相对密度0.7915。 甲醇可以与水以任意比例相容，但不形成共沸物，可以与许多常用有机溶剂(乙醇、醚、丙酮、苯等)混合，形成恒沸混合物。 甲醇剧毒，内服10ml有失明的危险，30ml能使人死亡，空气中允许的最高甲醇蒸汽浓度为0.05mg/h。 易燃烧，其蒸汽能量与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.036.5% (体积) 2。甲醇具有上述许多重要的物理化学性质，在许多工业部门得到广泛的用途

10、，特别是随着能源结构的变化和c化工的发展，甲醇许多重要的工业用途正在研发中。 例如甲醇可以分解制造氢，用于燃料电池，越来越受到关注。 甲醇被ZMS-5分子筛催化剂转化为汽油，已被固体燃料工业化转化为流体燃料，开辟了一条捷径。 在甲醇中加入一氧化碳氢就可以合成乙醇。 另外，甲醇可以分解制造烯烃。 对于石油化学工业原材料的多样化，石油资源的日益枯竭对能源结构的变化具有重要意义。 甲醇化学工业的新领域不断开发，其广度和深度正在发生深刻变化。1.3甲醇精馏过程的发展1.3.1工艺流程概要通常的甲醇提纯工艺可分为两大部分，第一部分是初步精馏部分，另一部分是主精馏部分。 预精馏部除萃取精馏一部分烷烃的作用

11、外，还可脱除二甲醚和其它轻成分有机杂质。 其底部材料加在主塔中间的材料投入板上，主塔顶部出现粗甲醇，底部出现废液，下部侧线出现杂醇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这一领域的广泛应用，老工艺设备的能源消费过高，使得其市场竞争力降低，技术更新和技术进步已成为其必由之路。1.3.2典型的工艺流程甲醇精馏发生过程有多种，可分为单塔精馏、双塔精馏、三塔精馏和四塔精馏4。(1)单塔工艺描述单塔工艺(参照图1.1 )是粗甲醇产品可以通过一个塔采集产品。 从粗甲醇塔中部的进料口将轻成分从塔顶排出，将高沸点的重组成分引出至进料板下的塔段，将水从塔底排出，将产品甲醇引出至塔

12、顶下的几个塔段。丹达中央机场高飞国际机场贾家春迪菲乌水力图1.1甲醇精馏过程的单塔流程(aspen模拟图)(2)双子塔过程描述5来自合成工程的粗甲醇进入预精馏塔，该塔为常压操作。 为了提高预精馏塔后的甲醇稳定性，尽量回收甲醇，塔顶采用了二段冷凝。 塔顶部分冷凝后的大部分甲醇、水以及少量杂质在液相中残留而作为回流塔，二甲醚等轻成分(初馏分)和少量甲醇、水从塔顶流出，塔底所含甲醇被从泵送至主精馏塔。 主精馏塔的操作压力略高于预精馏塔，但也可认为是常压操作，塔顶得到精甲醇制品，塔底含有微量甲醇及其重组成分的水输送至水处理系统(参照图1.2 )。图1.2甲醇精馏过程的双子塔流程(3)三塔工艺描述来自合

13、成工序的粗甲醇进入预精馏塔，在塔顶除去轻成分和非凝缩瓦斯气体，塔底含水甲醇通过泵送至加压塔。 加压塔的操作压力为57bar(G )，塔顶甲醇蒸汽完全凝固后，一部分作为回流经回流泵升至塔顶，其馀作为精甲醇制品送到制品储存槽中，塔底含水甲醇进入常压塔。 同样，从常压塔挤出的精制甲醇的一部分作为回流，一部分与加压塔制品混合后进入甲醇制品储存槽。 三塔工艺(参见图1.3 )的主要特点是利用加压塔顶冷凝潜热作为常压塔釜再沸器的热源，节省加热蒸汽和冷却水，达到能源节约目的。 六图1.3甲醇精馏过程的三塔流程(4)四塔工艺说明四塔流(参见图1.4 )包括备用精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔、甲醇回收塔。 粗甲

14、醇经热交换进入预精馏塔，去除轻成分后(主要为非冷凝瓦斯气体、二甲醚等)，对塔底甲醇和重组分进行加压而进入加压精馏塔的加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器，并利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差，在给常压塔塔底供给热源的同时，使加压塔顶的气相冷凝冷凝后的精制甲醇进入回流罐，一部分作为加压塔而回流，一部分作为精制甲醇制品而输出装置的加压塔底的甲醇、高沸成分、水等进入常压塔，常压塔顶馏出精甲醇制品，在供给板下设置侧线提取，提取物主要为甲醇、水和重组分， 进入甲回收塔回收甲醇，塔底废水进入生化系统处理的回收塔设有侧线提取，主要提取物为高沸点醇类，保证了回收塔塔顶精甲醇的质量和塔底废水中总醇含量的要求

15、，塔底废水输送生化处理。图1.4甲醇精馏过程的四塔流程1.3.3影响精馏操作的因素和调节(1)种子文件定状态7当精馏塔种子文件(含水甲醇) :的种子文件状况发生变化(回流比、塔顶精馏产物组成恒定)时，其影响直接馏分还原产水量的变化，而随着种子文件大板块的位置的变化，也会引起理论板块数和精馏段、馏分的塔板数分配的变化。 在固定供给状况的精馏塔中，供给状况的变化会影响产品品质和损失状况的变化。(2)回流比回流对精馏塔的操作有很大影响，与塔内各层板上的材料浓度变化和温度分布直接相关。 最终反映在塔的分离效率上，是重要的操作残奥仪表之一。无论如何，将适当回流比设为最小回流比的1.32倍。两塔甲醇精馏甲

16、醇主精馏塔的回流比为2.02.5。 其调节依据取决于塔的负荷和提纯甲醇的质量。 在塔的热负荷低的情况下，采取低的回流比比较经济，为了保证精密甲醇的品质，精馏段灵敏度板的温度可以控制得稍低一些，相反的可以增大回流比，并且在兼顾精密甲醇的品质的同时，还可以将灵敏度板温度控制得稍高一些。 粗甲醇精馏、回流比过大或过小均会影响精馏操作的经济性和精馏甲醇的质量，并且在正常生产条件破坏或产品不合格时均可在调节回流比调节后尽可能使塔釜的加热量保持稳定、回流比保持稳定。 调节回流时要注意云同步、板式塔的操作特性，防止液体泄漏和液体泄漏，会引起塔内操作温度的混乱。改变回流比时，由于操作的变化，必然引起塔内各层大

17、板块的浓度(组成)和温度的变化，影响甲醇质量和甲醇的收率，通过调节，控制塔内适宜的温度，达到新的平衡.(3)供给量和组成如果甲醇精馏塔的入科量和组成发生变化，将破坏塔内的材料平衡和气液平衡，引起塔温变动，如果不及时调整，可能导致精甲醇质量不合格，或者增加甲醇损失。 随着供给量的调节，各层塔板上的气液组成被再分配，可以控制一定的灵敏度板温度。粗甲醇的组成一般比较稳定，但在使用合成催化剂的前后期，随着反应温度的升高，变化很大。 但是，在预备精炼后的含水甲醇中，甲醇浓度总是有些许变动。 不管其中甲醇浓度的增加或降低，都会引起塔内材料的不平衡，形成轻成分的降低或重组成分的上升，引起塔釜温度的降低或塔项温度的上升，增大甲醇损失或降低精甲醇的质量。 此时，在回流比还适当的情况下，仅稍微调节精甲醇的采集量，塔温稳定，材料和气液平衡的粗甲醇的成分变化大时，为了确保粗甲醇的分离效率，需要适