45万t∕a甲醇精馏工段工艺设计

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓名： 学院： 专业： 设计题目： 指导教师： 学号： 4545 万万 t/at/a 甲醇精馏工段工艺设计甲醇精馏工段工艺设计 职 称：教授教授 年月 中国矿业大学毕业设计任务书 学院专业年级学生姓名 任任 务务 下下 达达 日日 期期 ：： 毕业设计日期：毕业设计日期： 毕业设计题目毕业设计题目 4545 万 t/a 甲醇精馏工段工艺设计 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 1. 模拟在永城地区设计年产 45 万吨甲醇精馏线， 年开车时间 8000 小时， 工艺采用以煤制气为原料合成粗甲醇，经预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏 塔分离后得到精甲醇的新节能型三塔工艺流程开发的。 2．计算条件： ①原料气组成 Wt% CH3OH 95 H2O 3.72 CH3CH2OH 0.1 轻馏分 1.11 杂醇 0.07 ②精甲醇收率：99.6% ③废水中甲醇含量：50ppm 3.设计要求： ①编写计算说明书，其中包括综述，工艺路线选择，物料衡算与工艺计 算，主要塔设备计算，热量衡算等。 ②图纸（7－8 张） ：甲醇精馏带控制点工艺流程图，平面布置图，工段 主要物料管道图，精馏塔图，1 到 2 个主要设备图等 ③说明书可以电脑打字，图纸均为 CAD 绘图。 院长签字：指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 （①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能 力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工 作态度及工作量； ⑥总体评价及建议成绩； ⑦存在问题； ⑧是否同意答辩等） ： 成 绩：指导教师签字： 年月日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运 用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创 新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同 意答辩等） ： 成 绩：评阅教师签字： 年月日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运 用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创 新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同 意答辩等） ： 成 绩：评阅教师签字： 年月日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答辩情况 回答问题 提出问题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年月日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年月日 摘要 甲醇最早由木材和木质素干馏制的，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、醋酐、甲酸甲 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 甲醇精馏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馏的工艺，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，精馏，物料衡算，热量衡算 目目录录 1 1 总总 论论. 1 1.1 概况 1 1.1.1 甲醇的用途 1 1.1.2 甲醇精馏工艺技术比较. 1 1.1.3 甲醇精馏工艺的概况 5 1.2 精馏的目的和原理和精馏塔的操作和调节. 6 1.2.1 粗甲醇的组成与精制要求. 6 1.2.2 工艺原理. 7 1.2.3 影响因素. 10 1.2.4 精馏塔的产品质量控制和调节11 1.3 甲醇的主要技术规格 12 1.3.1 甲醇的一般性质 .12 1.3.2 甲醇的沸点和蒸汽压 14 1.3.3 甲醇-水系统的性质 .14 1.4 甲醇精馏工艺流程说明 .15 1.4.1 预精馏系统 15 1.4.2 加压精馏系统 16 1.4.3 常压精馏系统 16 1.4.4 回收精馏系统 17 2. 2.甲醇精馏生产工艺设计及计算甲醇精馏生产工艺设计及计算 .17 2.1 计算参数 17 2.2 预精馏塔工艺计算. 19 2.2.1 物料衡算 19 2.2.2 全塔高度和塔径的确定. 19 2.3 加压精馏塔工艺计算 20 2.3.1 物料衡算 20 2.3.2 热量衡算 24 2.3.3 理论塔板数计算 26 2.3.4 精馏塔主要尺寸的设计计算26 2.3.5 填料的选择 .31 2.3.6 塔径设计的计算 33 2.3.7 填料层高度的计算 35 2.3.8 全塔高度的确定 36 2.4 常压精馏塔工艺计算 39 2.4.1 物料衡算 39 2.4.2 热量衡算 42 2.4.3 理论塔板数计算 41 2.4.4 精馏塔主要尺寸的设计计算45 2.4.5 填料的选择 .50 2.4.6 塔径设计的计算 50 2.4.7 填料层高度的计算 52 2.4.8 全塔高度的确定 50 2.5 回收精馏塔工艺计算 53 2.5.1 物料衡算 53 2.5.2 热量衡算 58 2.5.3 理论塔板数计算 61 2.5.4 精馏塔主要尺寸的设计计算60 2.5.5 填料的选择 .68 2.5.6 塔径设计的计算 68 2.5.7 填料层高度的计算 69 2.5.8 全塔高度的确定 70 2.5.9 筒体的厚度和封头的厚度确定.73 2.6 粗甲醇预热器 71 2.6.1 计算定性温度，确定物理常数.71 2.6.2 求温差修正系数 72 2.6.3 计算所需的传热面积 .72 2.6.4 分别计算管程和壳程的传热系数.72 2.6.5 管壁温度t W . 79 2.6.6 计算管、壳程的压力降. 79 2.7 泵的选型. 81 2.7.1 泵的类型、系列和型号的确定.81 2.7.2 轴封型式的确定 82 参考文献参考文献 . 80 附录附录. 81 致谢致谢. 82 第1页 1 总 论 1 1.1 概况 1.1.11.1.1 甲醇的用途甲醇的用途 目前，甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原 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烃，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