年产40万吨甲醇合成工艺设计.docx

年产40万吨甲醇合成工艺设计 设计任务书 设计（论文）题目：年产40万吨甲醇合成工艺 设 学院：内门古化工职业学院 专业：应用化工技术 班级：应化09-4班 学生：张琦 指导教师：杨志杰李秀清 1设计（论文）的主要任务及目标 (1) 结合专业知识和工厂实习、分析选定合适的工艺参数。 (2) 进行工艺计算和设备选型能力的训练。 (3) 进行工程图纸设计、绘制能力的训练。 2设计（论文）的基本要求和内容 (1) 本车间产品特点及工艺流程。 (2) 主要设备物料、热量衡算、结构尺寸计算及辅助设备的选型计算。 (3) 参考资料 3主要参考文献 1 谢克昌、李忠.甲醇及其衍生物.北京.化学工业出版社.2022.57 2 冯元琦.联醇生产.北京.化学工业出版社.1989.257268. 3 柴诚敬、张国亮。化工流体流动与传热。北京。化学工业出版社。2000.525-530 4进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 收集有关资料 20221-01-282022-02-11 2 熟悉资料，确定方案 2022-02-122022-02-26 3 论文写作 2022-02-272022-03-19 4 绘制设计图纸 2022-03-202022-04-03 5 准备答辩 2022-4-10 目录 摘要 (1) 第1章甲醇精馏的工艺原理 (2) 第1.1节基本概念 (2) 第1.2节甲醇精馏工艺 (3) 1.2.1 甲醇精馏工艺原理 (3) 1.2.2 主要设备和泵参数 (3) 1.2.3膨胀节材料的选用 (6) 第2章甲醇生产的工艺计算 (7) 第2.1节甲醇生产的物料平衡计算 (7) 第2.2 节生产甲醇所需原料气量 (9) 2.2.1生产甲醇所需原料气量 (9) 第2.3节联醇生产的热量平衡计算 (15) 2.3.1甲醇合成塔的热平衡计算 (15) 2.3.2甲醇水冷器的热量平衡计算 (18) 第2.4节粗甲醇精馏物料及热量计算 (21) 2.4.1 预塔和主塔的物料平衡计算 (21) 2.4.2 预塔和主塔的热平衡计算 (25) 第3章精馏塔的设计计算 (33) 第3.1节精馏塔设计的依据及任务 (33) 3.1.1设计的依据及来源 (33) 3.1.2设计任务及要求 (33) 第3.2节计算过程 (34) 3.2.1塔型选择 (34) 3.2.2操作条件的确定 (34) 3.2.2.1 操作压力 (34) 3.2.2.2进料状态 (35) 3.2.2.3 加热方式 (35) 3.2.2.4 热能利用 (35) 第3.3节有关的工艺计算 (36) 3.3.1 最小回流比及操作回流比的确定 (36) 3.3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 (37) 3.3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (37) 3.3.4热能利用 (38) 3.3.5 理论塔板层数的确定 (38) 3.3.6全塔效率的估算 (39) 3.3.7 实际塔板数 (40) 第3.4节精馏塔主题尺寸的计算 (40) 3.4.1 精馏段与提馏段的体积流量 (40) 3.4.1.1 精馏段 (40) 3.4.1.2 提馏段 (42) 第3.5节塔径的计算 (43) 第3.6节塔高的计算 (45) 第3.7节塔板结构尺寸的确定 (46) 3.7.1 塔板尺寸 (46) 3.7.2弓形降液管 (47) 3.7.2.1 堰高 (47) 3.7.2.2 降液管底隙高度h0 (47) 3.7.3进口堰高和受液盘 (47) 3.7.4 浮阀数目及排列 (47) 3.7.4.1浮阀数目 (48) 3.7.4.2排列 (48) 3.7.4.3校核 (49) 第3.8节流体力学验算 (49) 3.8.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压 降) (49) 3.8.1.1 干板阻力 (49) 3.8.1.2板上充气液层阻力 (49) 3.8.1.3由表面张力引起的阻力 (50) 第3.9节漏液验算 (50) 第3.10节液泛验算 (50) 第3.11节雾沫夹带验算 (51) 第3.12节操作性能负荷图 (51) 3.12.1雾沫夹带上限线 (51) 3.12.2液泛线 (52) 3.12.3 液体负荷上限线 (52) 3.12.4漏液线 (52) 3.12.5 液相负荷下限线 (52) 第3.13节操作性能负荷图 (53) 第3.14节各接管尺寸的确定 (54) 3.14.1 进料管 (54) 3.14.2釜残液出料管 (55) 第3.15节回流液管 (55) 第3.16节塔顶上升蒸汽管 (55) 第3.17节水蒸汽进口管 (56) 第4章辅助设备的计算及选型 (57) 第4.1节水冷排设计计算 (58) 第4.2节水冷排的设计选型 (59) 第4.3节预塔进料泵的选型 (60) 参考文献 (62) 附录 (63) 致谢 (64) 年产40万吨甲醇合成工艺设计 摘要 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。国内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就成为投资者关注的重点。 通过查阅资料最后采用中压法在265合成400kt/a的粗甲醇，并应用三塔精馏来对其进行精制。本设计说明书首先概述了甲醇的性质和发展历史，并介绍了我国甲醇工业的发展；对合成和精馏工段进行了物料和热量的工艺计算；对甲醇精馏塔做了详细的设计计算，最后对水冷排和预塔进料泵做了设计计算。 在上述工作的基础之上，参考相关的资料和标准对合成工段的设备和管道进行了合理布局；并编制了甲醇合成设备一览表，物料流程图，工艺管道及仪表流程图，设备平面布置图及管道布置图。 关键词：设计；工艺；合成； 第一章甲醇精馏的工艺原理 第1.1节基本概念 精馏是利用不同物质的挥发度不同，将液体混合物进行多次部分气化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离到所要求组分的操作过程。 精馏过程在精馏塔中进行，料液由塔的进料口连续加入塔内，塔顶设有冷凝器，将塔顶蒸汽冷凝为液体，冷凝液的一部分回流入塔顶，成为回流液，其余作为馏出液（塔顶产品）连续采出。自加料位置以上部分，上升蒸汽和回流液体之间进行着逆流接触和物质传递。塔底部装有再沸器（蒸馏釜）以加热液体产生蒸汽，蒸气沿塔上升，与下降的液体逆流接触并进行物质传递，塔底连续排出部分液体作为塔底产品。在塔的加料位置以上，上升蒸汽中所含的重组份向液相传递，而回流液中的轻组分向气相传递。如此物质交换的结果，上升蒸汽中轻组份的浓度逐渐提高，只要有足够的相间接触表面和足够的液体回流量，到达塔顶的蒸汽将成为高纯度的轻组分，塔的上半部完成了上升蒸气的精制（除去其中的重组份），因而成为精馏段。在塔的加料口位置以下下降液体中的轻组份被蒸出，重组份被提浓，故称之为提馏段。 精馏塔的操作应当掌握三个平衡。 1.1.1物料平衡 塔的总进料量（F）塔顶馏出物量（D）塔底排出物量（W）； 某一组分(x)的总进料量（Fxfi）塔顶采出量（Dxdi）+塔底排出量（Wwi）物料平衡的建立，是衡量精馏塔内操作的稳定程度，它表现在他的能力大小和产品质量的好坏，一般应当根据入料量（F）而适当采取馏出物量（D），保持塔内物料平衡，才能保证精馏塔内操作条件稳定，当塔的物料平衡被破坏时，精馏塔的温度、压力降都会发生大幅度波动，严重时引起液泛、雾沫夹带、传质效率降低等问题，系统不能正常运行。在粗甲醇精馏操作中，维持物料平衡的操作是最频繁的调节手段，操作时还必须同时考虑塔内的热量平衡。 1.1.2汽液平衡 汽液平衡影响到甲醇产品的质量和精馏损失等，主要是通过调节精馏塔的操作条件（温度、压力、负荷），来调整塔盘上面气液接触的情况以及塔板间各组分气相分压平衡等来达到经济的效果。汽液平衡是通过在每块板上气液互相接触进行传质和传热而实现的。汽液平衡和物料及热量平衡密切相关，塔内温度、压力、物料量的变化都将直接影响汽液平衡。 1.1.3热量平衡 热量平衡是塔设计和操作的重要依据，当精馏塔在正常运行时，塔内的温