年产30万吨甲醇精馏提纯的工段设计毕业设计Word下载.docx
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3.1.6塔板流体力学验算64
3.2预精馏塔附件选型71
3.2.1管口设计71
3.2.2设备管口表73
参考文献74
附录74
致谢75
年产30万吨甲醇精馏提纯的工段设计
学生：
xxx指导老师：
xxx
摘要：
本设计是关于甲醇精馏的工段及其预塔设备的设计，文中着重介绍了四塔流程。
按照课程设计任务书上的要求，文中具体容包括：
甲醇及精馏的相关容；
甲醇精馏流程介绍；
精馏全流程的物料衡算和能量衡算；
Aspen对全流程的模拟及分析以及Radfrac模块中的TraySizing对加压、常压、回收塔的尺寸设计；
预精馏塔的塔设备计算及塔附件选型等。
关键词：
甲醇；
精馏；
四塔流程；
AspenPlus流程模拟
Annualoutputof300000tonsofmethanoldistillationsectiondesign
J.W.LandJ.G.C
Abstract:
Thisdesignisaboutthemethanoldistillationsectionandthepreliminarydesignoftowerequipment,thispaperemphaticallyintroducesthefourprocesses.Accordingtotherequirementsofthecurriculumdesigntaskbook,inthispaper,theconcretecontentincludes:
methanolanddistillationoftherelatedcontent;
Themethanoldistillationprocessisintroduced;
Distillationprocessofmaterialbalanceandenergybalance;
AspensimulationandanalysisofthewholeprocessandtheTraywasRadfracmoduleSizingonthesizeofthepressure,normalpressure,recoverytowerintothetowerdesign;
Intheprocessoftherectifyingcolumntowerequipmentaccessoriesselectioncalculationandtower,etc.
Keywords:
Methanol;
distillation;
Four-columnprocess;
AspenPlusprocesssimulation.
第1章文献综述
1.1甲醇生产工艺进展及国发展前景
1.1.1甲醇简介
甲醇的分子式为CH3OH，其分子量为32.04。
常温常压下，纯甲醇是无色透明的、易流动甲醇的电导率，主要决定于它含的、易挥发的可燃液体，具有与乙醇相似的气味，其一般性质列于表1-1。
甲醇的密度、粘度和表面力随温度改变如表1-3所示。
有的能电离的杂质，如胺、酸、硫化物和金属等。
工业生产的粗甲醇都含有一定量的有机杂质，其一般比电导率为1×
10-7～7×
10-6。
甲醇可以和水以及许多有机液体如乙醇、乙醚等无限地混合，但不能与脂肪族烃类相混合。
它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物质，因此，只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。
同样，也难以从甲醇中清除有机杂质，产品甲醇总有有机杂质约0.01％以下。
表1-1甲醇的一般性质
性质
数据
密度
0.81009g／ml（25℃）
导热系数
2.09×
103J/（cm.s，K）
相对密度
0.7913（d20）4
表面力
0.00002255N/cm（22.55dyn/cm）（20℃）
沸点
64.5℃～64.7℃
熔点
一97.8℃
折射率
1.3287（20℃）
闪点
16℃（开口容器）～12℃（闭口容器）
蒸发潜热
35.295KJ/mol（64.7℃）
自燃点
473℃（空气中）～461℃（氧气中）
熔融热
3.169KJ/mol
临界温度
240℃
燃烧热
727.038KJ/mol（25℃液体）742.738KJ/mol
临界压力
79.54×
106Pa（78.5atm）
临界体积
117.8ml／mol
生成热
238.798KJ/mol（25℃液体）201.385KJ/mol（25℃气体）
热容
2.5l～2.53J（g.℃）（20"
（2～25℃液体），45J（mol.℃）（25℃气体）
蒸汽压
1.2879×
104Pa（96.6mmHg）（20℃）
膨胀系数
0.00119（20℃）
粘度
5.945×
104Pa.S（0.5945cp）（20℃）
腐蚀性
常温无腐蚀性（铅，铝例外）
临界压缩系数
0.224
爆炸性
6.0～36.5%（Vol）（在空气中爆炸围）
甲醇的沸点随压力变化如表1-2所示。
表1-2甲醇的沸点
压力mmHg
1
10
20
40
100
400
760
温度℃
-44.0
-16.2
-6.0
5.0
21.2
34.8
49.9
64.7
压力atm
2
5
30
50
60
84
112.5
.0
167.8
.5
203.5
214.0
224.0
1mmHg=.322Pa1at=9.80665×
104Pa
表1-3温度对性质的影响
密度g/cm3
0.8100
0.8008
0.7915
0.7825
0.7740
0.7650
0.7565
粘度Cp
0.817
0.690
0.597
0.510
0.450
0.396
0.350
表面力dyn/cm
24.5
23.5
22.6
21.8
20.9
20.1
19.3
1Cp=106Pa·
S，1dyn=106N
表1-4与甲醇生成共沸混合物的性质和共沸物的沸点
化合物
沸点℃
共沸混合物
甲醇浓度
丙酮CH3COCH3
56.4
55.7
12.0
醋酸甲酯CH3COOCH3
57.0
54.0
19.0
双甲氧基甲烷甲醛
42.3
41.8
8.2
丁酮CH3COC2H5
79.6
63.5
70.0
甲酸炳酯HCOOC3H7
80.9
61.9
50.2
二甲醚（CH3）2O
38.9
38.8
10.0
乙醛缩二甲醇
64.3
57.5
24.2
乙基丙烯酸酯
43.1
84.4
甲酸异丁酯HCOOC4H
97.9
64.6
95.0
环己烷C6H12
80.8
64.2
61.0
二醚（C3H7）2O
90.4
63.3
72.0
丙酸甲酯C2H5COOCH3
79.8
62.4
4.7
甲酸乙酯HCOOC2H3
54.1
50.9
16.0
1.1.2甲醇的用途
甲醇结构最为简单的饱和一元醇有毒、易燃、化学性质较活泼。
工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。
甲醇有很多用途，它是生产塑料、合成橡胶、合成纤维、农药和医药的原料。
主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、对苯二甲酸二甲酯、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品。
用作涂料、清漆、虫胶、油墨、胶黏剂、染料、生物碱、醋酸纤维素、硝酸纤维素、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛等的溶剂。
甲醇为清洗去油剂，MOS级主要用于分立器件，中、大规模集成电路，BV-Ⅲ级主要用于超大规模集成电路工艺技术。
用作分析试剂，如作溶剂、甲基化试剂、色谱分析试剂。
用于电子工业，常用作清洗去油剂。
通常甲醇是一种比乙醇更好的溶剂，可以溶解许多无机盐。
也可以从甲醇出发合成乙烯和丙烯，代替石油生产乙烯和丙烯的原料路线。
由于甲醇用途广泛，属于大吨位产品，近年来发展势头迅猛。
中国具有富煤、缺油、少气的能源资源特点，因地制宜地利用煤或者天然气为原料合成甲醇，进一步发展有机化学工业和燃料工业的路线是合理可行的，而由合成气合成甲醇是煤间接液化的成熟技术，是煤转化利用的重要途径。
1.1.3甲醇的安全性
甲醇的毒性及常用急救方法；
甲醇被人饮用后，就会产生甲醇中毒。
甲醇的致命剂量大约是70毫升。
甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。
急性中毒症状有：
头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。
慢性中毒反应为：
眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、现力减退、消化障碍。
甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。
甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。
其原理是，甲醇本身无毒，而代谢产物有毒，因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。
甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶，而这种酶和乙醇更具亲和力。
因此，甲醇中毒者，可以通过饮用烈性酒（酒精度通常在60度以上）的方式来缓解甲醇代谢，进而使之排出体外。
而甲醇已经代谢产生的甲酸，可以通过服用小苏打（碳酸氢钠）的方式来中和。
甲醇也容易引发大火。
一旦发生火灾，救护人员必须穿戴防护服和防毒面具。
小火用二氧化碳、干粉、1211、抗溶泡沫、雾状水灭火，以使用大量水灭火效果较好。
如果发生泄漏，救护人员首先必须切断所有火源，戴好防毒面具与手套，用水冲洗，对污染地面进行通风处理。
1.1.4甲醇国外合成技术现状
1.1.4.1国外大规模甲醇合成技术现状
甲醇精馏是甲醇生产中重点研究与攻关的课题之一，多年来世界各国对此开展了大量的工作，特别是世界著名的英国ICI、法国的Lurgi和日本三菱瓦斯等均开发出了自己独特的精馏技术。
在倡导节约能源的当今社会，低压法是一种主要的现代甲醇合成生产工艺。
据说，利用能够代表国外甲醇生产水平的英国ICI公司和德
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