甲醇回收塔工艺课程设计
一前言
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。
塔设备是化工，制药，环保等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，其流体力学和传质模型比较成熟，数据可靠。尽管与填料塔相比效率较低、通量较小、压降较高、持液量较大，但由于结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点，因而在70年代以前的很长一段时间内，塔板的研究一直处于领先地位。然而，70年代初期出现的世界能源危机迫使填料塔技术在近20年来取得了长足进展。由于性能优良的新填料相继问世，特别是规整填料和新型塔内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料的放大技术有了新的突破，改变了以板式塔为主的局面。在我国，随着石油化工的不断发展，传质分离工程学的研究不断深入，使填料塔技术及其应用进入了一个崭新的时期，其工业应用与发达国家并驾齐驱，进入世界先进行列。
评价塔设备的基本性能的指标主要有：
1、产量和通量：前者指单位时间处理物料量，而后者指单位塔截面上的单位时间的物料处理量。
2、分离效率：对板式塔是指每层塔板所能达到的分离程度。填料塔则是单位填料层高度的分离能力。
3、适应能力及操作弹性：对各种物料性质的适应性及在负荷波动时维持操作稳定而保持较高分离效率的能力。
4、流体阻力：气相通过每层塔板或单位高度填料层的压降。
除上述几项主要性能外，塔的造价高低、安装、维修的难易以及长期运转的可靠性等因素，也是必须考虑的实际问题。
填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。
本设计综合考虑流程，产量，分离要求，操作控制等因素，采用填料塔实现甲醇回收目标。
二设计题目
设计甲醇回收塔及附属设备，可按水—甲醇二元物系设计。
原料量为60吨/天，原料含甲醇为13 % (质量百分数)，其余为水。原料温度为25℃。常压操作，塔釜用直接蒸汽加热。
要求甲醇回收率不小于98%。
三设计说明书符号表
a ——质量百分比。
a ——填料的比表面积，m2/m3。
A ——面积，m2。
c p——比热容，kJ/kg·K。
d ——管径，mm。
D ——塔顶产品流量，kmol/h。
D ——塔径，m。
D i——圆筒内径，mm。
DN ——公称直径，mm。
F ——进料量流量，kmol/h。
g ——重力加速度，m/s2。
G ——汽相摩尔流率，kmol/(s·m2)
H ——扬程，m。
H b ——塔底空间高度，m。
H d ——塔顶空间高度（不包括封头），m。
H f ——液体再分布器的空间高度，m。
h0——封头直边高度，mm。
HETP ——等板高度，m。
Σh f——沿程阻力，J/kg。
K ——传热系数，W/(m2·℃)。
l ——管长，m。
L ——液相摩尔流量，kmol/h。
L h——液体喷淋量，m3/h。
L h,min ——最小液体喷淋量，m3/h。
L w,min ——最小润湿率，m3/(m·h)。
M ——摩尔质量，kg/kmol。
n ——填料层分层数。
N T ——理论塔板数。
p ——压强，Pa。
Δp——压降，Pa。
PN ——公称压力，Pa。
Q ——换热器的热负荷，W。
R ——回流比。
R e——雷诺数，无量纲。
R min ——最小回流比。
t ——温度，℃。
Δt m——对数平均温度差，℃。
T ——绝对温度，K。
u ——空塔气速，m/s。
u f——空塔气体泛速，m/s。
U ——喷淋密度，m3/(m2·h)。
U min ——最小喷淋密度，m3/(m2·h)。V ——汽相摩尔流量，kmol/h。W ——塔底产品流量，kmol/h。W ——质量流量，kg/h。
W h——热流体质量流量，kg/h。
x ——液相摩尔分数。
x D——塔顶产品浓度。
x F ——进料浓度。
x W ——塔底产品浓度。
y ——气相摩尔分数。
Z ——高度，m。
α——组分的相对挥发度。
γ——汽化潜热，kJ/kg。
ε——空隙率。
ε——管壁绝对粗糙度，m。
ρ——密度，kg/m3。
μ——流体粘度，Pa·s。
λ——摩擦系数，无量纲。
ξ——局部阻力系数，无量纲。
η——回收率。
ζ——表面张力，N/m。
δd ——圆筒设计厚度，mm。
φ——填料因子，m2/m3。
φ——焊接头系数。
四 流程设计
图4.1 精馏流程图
对于给定的低浓度甲醇水溶液，采用两塔流程回收甲醇，如图4.1所示。流程概述如下：
原料为浓度很低的甲醇水溶液，经预热器加热到泡点进入回收塔；经回收塔将原料中大量的水和杂质从塔底排出，塔顶得到浓度较高的甲醇蒸汽；甲醇蒸气直接引入精馏塔精馏，精馏塔顶可获得高纯度的甲醇。回收塔塔底产品为甲醇含量极低的水，可直接排放。
回收塔的目的是初步提纯甲醇并除去大量的水，这样在精馏塔中可减少处理量，相比单塔精馏，能耗更低，操作弹性也更大。针对回收塔要求有很高的甲醇回收率，但不要求塔顶浓度很高。本设计采用提馏塔的形式，原料从塔顶直接加入，不设回流装置。此外考虑到塔底浓度已经接近水，本设计采用直接蒸汽加热，省去了再沸器简化了附属设备。采用直接蒸汽的另一个好处是对蒸汽压要求更低，这是因为省去了间接加热的温度差。
本流程在回收塔前设置原料预热器，这样可减少原料温度的波动对塔分离性能的影响。加热介质采用低压蒸汽，通过蒸汽压很容易调节加热效果稳定流程工况。
原料
回收塔
预热器
饱和蒸汽
精馏塔
塔底产品
塔顶产品
塔顶产品
塔底产品
再沸器
进料泵
全凝器
考虑到塔釜排放液中杂质较多，故不利用回收塔塔底排放液的热能。
综合前述考虑，本设计确定甲醇回收塔的工况如下：
将25℃下质量百分数为13%的甲醇水溶液预热到泡点；经回收塔浓缩，塔顶产品甲醇回收率不小于98%，塔顶产品浓度和流量将通过优选确定；回收塔用直接蒸汽加热。
五物性参数
水的物性参数：M水= 18.02 kg/kmol
表5.1 水的物性参数
压强p×10-5 Pa 温度
t
℃
密度
ρ
kg/m3
比热容
c p×10-3
J/kg·K
黏度
μ×105
Pa·s
表面张力
σ×103
N/m
1.01
0 999.9 4.212 178.78 75.61 10 999.7 4.191 130.53 74.14 20 998.2 4.183 100.42 72.67 30 995.7 4.174 80.12 71.20 40 992.2 4.174 65.32 69.63 50 988.1 4.174 54.93 67.67 60 983.2 4.178 46.98 66.20 70 977.8 4.167 40.60 64.33 80 971.8 4.195 35.50 62.57 90 965.3 4.208 31.48 60.71 100 958.4 4.220 28.24 58.84
甲醇的物性参数：M甲醇= 32.04 kg/kmol
表5.2 甲醇的物性参数
压强p×10-5 Pa 温度
t
℃
密度
ρ
kg/m3
比热容
c p×10-3
J/kg·K
黏度
μ×105
Pa·s
表面张力
σ×103
N/m
1.01 0 809
2.366 0.825 24.50 10 801 2.458 0.700 2
3.29 20 792 2.512 0.600 22.07 30 782 2.550 0.524 20.87
40 772 2.572 0.470 19.67
50 764 2.618 0.400 18.50
60 754 2.675 0.510 17.33
70 746 2.730 0.319 16.19
80 736 2.770 0.278 15.04
90 725 2.831 0.245 13.92
100 714 2.892 0.225 12.80 水蒸汽的物性参数：M水蒸汽= 18.02 kg/kmol
表5.3 水蒸汽的物性参数
温度t ℃
压强
p×10-5
Pa
密度
ρ
kg/m3
汽化潜热
γ
kJ/kg
100 101.33 0.5970 2258.4
六工艺计算
6.1汽液平衡数据和汽液平衡（t-x-y）图
由[6]的水—甲醇体系平衡数据：
表6.1 水—甲醇体系平衡数据
x y t/℃x y t/℃x y t/℃
0.000 0.000 100.0 0.150 0.517 84.4 0.700 0.870 69.3
0.020 0.134 96.4 0.200 0.579 81.7 0.800 0.915 67.5
0.040 0.230 93.5 0.300 0.665 78.0 0.900 0.958 66.0
0.060 0.304 91.2 0.400 0.729 75.3 0.950 0.979 65.0
0.080 0.365 89.3 0.500 0.779 73.1 1.000 1.000 64.5
0.100 0.418 87.7 0.600 0.825 71.2
可得t-x-y平衡图：
水-甲醇体系t-x-y图
55.0
60.065.070.075.080.085.0
90.095.0100.0105.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0
x(y)
t /℃
图6.1 水-甲醇平衡体系t-x-y 图
6.2 物料衡算
6.2.1 数据换算
M 甲醇 = 32.04 kg/kmol M 水 = 18.02 kg/kmol F = 60吨/天 = 126 kmol/h
原料液甲醇的摩尔分率：x F =0.0775 6.2.2 物料衡算
F = D + W W = F = 126 kmol/h
198%
W F
W x Fx η=-
=
塔釜产品甲醇的摩尔分率：x W =0.00155
0.0
0.10.20.30.40.50.60.7
0.80.91.00.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.00
0.050.100.150.200.25
0.300.350.00
0.010.020.030.040.050.060.070.08
图6.2 x-y 平衡图 图6.3 局部放大的x-y 平衡图
6.3 理论板数的计算
本设计采用图解法初步确定理论板数和加热蒸汽量。最后采用化工模拟软件ASPEN 进行严格法计算验算。
由图6.4可见，进料板为提馏线第一块板，进料组成x f =0.0775。在回收率确定的情况下，加热蒸汽量改变将改变提馏线斜率，进而影响塔顶产量，浓度和所需的理论板数。加热蒸汽量加大，斜率小，所需理论板数少，设备投资小。但塔顶产品量大，浓度低，能耗大。并且会给后续精馏塔操作增大负担。反之，减小气量设备投资变大。
由提馏线方程可知，当蒸汽进量V 0= V’=26.84kmol/h ，直线的斜率=F/V’=4.673。x w = 0.00155，y w =0，x F = 0.0775，y F = 0.3565时，所需理论板数 N T →∞。
因此必须根据理论塔板数，选择最适宜的蒸汽用量。
对两组分非理想体系，采用图解法确定理论板数是方便而有效的方法，本设计用计算机图解分析了加热气量对理论板数的影响。 图6.4至图6.7.为全塔和局部放大图解结果。
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.00
0.010.020.030.040.050.060.07
0.08
图6.4 气相组成为y 13、y 15、y 17的图解法
0.00
0.03
0.06
0.09
0.12
0.15
0.000
0.0050.0100.0150.020
图6.5 局部放大的气相组成为y 13、y 15、y 17的图解法
x w x F
y 13
y 15
y 17
y 13
y 15 y 17
x w y 11
y 11
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.00
0.020.040.06
0.08
图6.6 气相组成为y 12、y 14、y 16、y 18的图解法
0.00
0.03
0.06
0.09
0.12
0.15
0.000
0.0050.0100.0150.020
图6.7 局部放大的气相组成为y 12、y 14、y 16、y 18的图解法
x w x F
y 12
y 14 y 12 y 18
y 16
y 18
y 16
y 14
x w
由图解法得到的进气量与塔顶产品浓度的关系如表6.2所示，进气量与理论板数的关系如表6.3和图6.8所示。其规律和前面分析一致。
表6.2 进气量变化对应y1的不同取值
序号V0（kmol/h）F/V' y
1
1 26.84 4.6940.3565
2 28.15 4.4770.34
3 31.90 3.9500.30
4 36.81 3.4230.26
5 43.50 2.8970.22
6 53.1
7 2.3700.18
7 68.36 1.8430.14
8 95.70 1.3170.10
表6.3 进气量的变化与理论板数的关系
V0（kmol/h）N T
28.15 10
31.90 7
36.81 6
43.50 5
53.17 4
68.36 3
95.70 3
0246810
1220
40
60
80
100
蒸汽进量（kmol/h）
理路塔板数
图6.8 进气量的变化与理论板数的关系
由图6.4可见，在流量达到43.50 kmol/h 后，增加气量对理论板数影响不大，且进气量越大，塔顶汽相组成越小，塔径越大，因此选择理论塔板数N T = 5，进气量V 0 = 43.50 kmol/h 。
提馏线方程：y=2.897x-0.0044898
6.4 ASPEN 模拟软件验算
ASPEN PLUS 模拟软件是国际著名的化工模拟软件，并被很多著名企业定为企
业标准[10]。
考虑到本设计处理的体系是非理想物系，且前述图解法采用了恒摩尔流假设等近似。本节对回收塔应用ASPEN PLUS 软件进行模拟，采用塔器模拟中的RADFRC 方法进行了验算。这种方法是按严格的热力学模型和精馏分离算法模拟过程。图6.9为回收塔模型图。给定条件来自上节选定的结果，即：
理论板数为5块，原料进塔温度90℃，蒸汽用量43.5kmol/h , 进塔蒸汽1.5atm （绝压）。
图 6.9 aspen甲醇回收塔图
表6.4 aspen计算结果流股数据
F V0 D W
进塔进塔出塔出塔
LIQUID VAPOR VAPOR LIQUID Substream: MIXED
Mole Flow kmol/hr
METHANOL 10.14291 0 10.05823 0.0846782 WATER
120.7311 43.5 32.76568 131.4654 Total Flow kmol/hr 130.874 43.5 42.82391 131.5501 Total Flow kg/hr 2500.006 783.6647 912.5703 2371.1 Total Flow l/min 46.68168 15267.27 21486.66 43.06357 Temperature K 363.15 384.9496 366.8793
373.042 Pressure atm 1.1 1.5 1 1 Vapor Frac 0 1 1 0 Liquid Frac
1
1
由表6.4可见，甲醇回收率=10.058/10.143=99%. 满足给定的设计指标。
表6.5 aspen 计算结果塔内各板参数
Stage Temperature
Liquid flow Vapor flow METHANOL
WATER
℃
kmol/hr
kmol/hr
1 93.7293381 131.104309 42.8239103 0.234874 0.765126
2 96.9414561 131.51397 43.0541946 0.120099 0.879901
3 98.7507401 131.790179 43.4638555 0.050729 0.949271
4 99.5645731 131.92318 43.7400646 0.01835
5 0.981645 5 99.8920221
131.550115
43.873065
0.005119
0.994881
根据ASPEN 验算选定蒸汽量V 0 = 43.50 kmol/h ，理论板数为5时，可满足工艺
要求。
经过回收塔进入精馏塔的气量减小为原料量的1/3。
七 塔的主要工艺尺寸计算
7.1塔内物性确定
7.1.1 平均分子量的计算 7.1.1.1 进料板的平均分子量
1110.2232.04(10.22)18.0221.01/VFM M y M y M kg km ol
=?+-?=?+-?=轻组分重组分（）
1110.0379232.04(10.03792)18.0218.55/LFM M x M x M kg km ol
=?+-?=?+-?=轻组分重组分（）
7.1.1.2塔底的平均分子量
1032.04(10)18.0218.02/VW M W W M y M y M kg km ol
=?+-?=?+-?=轻组分重组分（）
10.0015532.04(10.00155)18.0218.04/LW M
W W M
x M x M kg km ol
=?+-?=?+-?=轻组分重组分（） 7.1.1.3 提馏段的平均分子量
3310.0407332.04(10.04073)18.0218.59/VM M y M y M kg km ol
=?+-?=?+-?=轻组分重组分（）
3310.00603732.04(10.006037)18.0218.10/LM
M
x M x M kg km ol
=?+-?=?+-?=轻组分重组分（）
7.1.2平均密度的计算
7.1.2.1 液相平均密度
根据进料板组成查水-甲醇平衡体系t-x-y 图，得进料板温度t F = 89.54℃，塔底温度t W = 99.72℃，第三块理论板温度t 3 = 98.91℃
利用物性数据参数表查得：
在89.54℃下，甲醇的密度与水的密度：
3725.5/k g m ρ=甲醇 3
965.6/k g m ρ=水
在98.91℃下，甲醇的密度与水的密度：
3715.2/k g m ρ=甲醇 3959.2/k g m ρ=水
在99.72℃下，甲醇的密度与水的密度：
3714.0/k g m ρ=甲醇 3958.6/k g m ρ=水
因此，甲醇的平均密度、水的平均密度取t 3 = 98.91℃温度下的甲醇的密度与水的密
度， 3715.2/kg m ρ=甲醇 3
959.2/k g m ρ=水
其中进料甲醇质量百分比 a 1 = 0.13 塔底甲醇质量百分比 a 2 = 0.00275 第三块理论板甲醇质量百分比 a 3 = 0.01069
进料液相密度： 3
111//(1)/961.3/LF a a kg m ρρρ=+-=????甲醇水
塔底液相密度： 3
221//(1)/961.9/LW
a a kg m
ρρρ=+-=????甲醇水
提馏段液相平均密度：3
331//(1)/961.5/LM a a kg m ρρρ=+-=????甲醇水
7.1.2.2气相平均密度
进料板压力：101.325F p kPa =
进料板气相平均密度：3
101.32521.03/()0.6233/8.315(89.54273.15)VF F V FM F p M RT kg m ρ?==
=?+
塔釜气相平均密度： 3
101.32518.04/()0.5896/8.315(99.72273.15)
VW F V W M W p M RT kg m ρ?===?+
提馏段气相平均密度：398.91M t t ==℃
3
101.32518.59/()0.6089/8.315(98.91273.15)
VM F V M p M RT kg m
ρ?==
=?+
7.2 塔径的计算
甲醇回收操作，为防止堵塞选择散装填料。采用效率高、阻力小、公称直径
为25mm 的金属鲍尔环填料，其特征数据如下表，
表7.1 金属鲍尔环填料特征数据
填料名称
公称直径/mm
外径和高/mm
h
比表面积/ m 2/m 3
空隙率/ ％
泛点填料因子/
m 2/m 3
每m 3填料个数
堆积密度kg/m 3
金属鲍尔环
25 25*25 6.8505 209 94 160 61.5×103
480
液相质量流量：W L = 2280.6 kg/h 气相质量流量：W G = 808.67 kg/h 温度为t 3 = 98.91℃时，μL ,重组分 = 0.2871 mPa·s
μL ,轻组分 = 0.2308 mPa·s
lg(μL ) = x 3×lg(μL ,轻组分) + (1－x 3)×lg(μL ,重组分) 液体粘度μL ＝0.2867 mPa·s
0.5
0.5
(
)
(
)
0.07105V V L L V
L
V
L
G W G W ρρρρ=
=
查埃克特通用关联图（即通用压降关联图）得，
2
0.2
()0.031V f
L
L
u g
ρψ
?
μρ=
可得泛点气速u f = 1.961 m/s ，取u = 0.5u f = 0.9806 m/s (u = 0.5 ~ 0.8 u f )
2
4
V D u π=
，得D = 0.1621 m ，圆整后D = 0.3 m
此时，塔径与填料尺寸之比8D d
>，以便气、液分布均匀。
7.3 填料层高度的计算
散装填料，提馏段的高度： ζL = x 3×ζL ,轻组分 +（1－x 3）×ζL ,重组分 液体的表面张力：ζL = 0.0586 N/m 液体粘度：μL ＝ 0.2867 mPa·s
HETP = exp (h-1.292ln ζL + 1.47ln μL ) = 0.23m
其中：HETP —— 等板高度，m
ζL —— 液体表面张力，N/m μL —— 液体粘度，Pa·s h —— 常数（见上表）
Z 提馏段 = N T * HETP ＝ 1.15 m 圆整后 Z 提馏段= 1.5 m
7.4 填料塔的流体力学性能
7.4.1 压降 散装填料： 提馏段：2
0.2
()0.007753V L
L
u g ρψ
?
μρ=
查埃克特通用关联图得压降△P/Z ＝14mmH 2O/m = 137.3 Pa/m △P ＝Z*△P/Z ＝206.0 Pa
因此可忽略设备中的压力变化，均视为常压。 7.4.2 气速
提馏段 u = 0.9806 m/s
7.4.3 喷淋量 提馏段：
液体喷淋量：L h ＝ 2.37 m 3/h
喷淋密度：U = L h /（0.785D 2） = 33.55 m 3/(m 2·h) 最小喷淋密度：U min = (L w )min a= 16.72 m 3/(m 2·h) 最小喷淋量：L h,min = U min ×0.785D 2 = 1.18 m 3/h 式中：a —— 填料的比表面积，m 2/m 3；
U min —— 最小喷淋密度，m 3/（m 2·h ）； L w ,min —— 最小润湿率，m 3/（m·h ）。
L w ,min 的取值：3w ,min L 0.08/()m m h =? 75mm 直径<的环形填料，如鲍尔环、拉西环 算得液体喷淋量>最小喷淋量
7.5 塔内附件选择
7.5.1液体喷淋装置选择
填料塔操作要求液体沿同一塔截面均匀分布。为使液流分布均匀，液体在塔顶的初始分布必须均匀。
因塔径为300mm ，在此选取直管喷孔式分布器，直管上的小孔直径取φ4~φ8mm ，可有3~5排。小孔积总和约等于直管截面积。
7.5.2 填料支撑装置选择
散装填料支撑装置结构最简单的是栅板，由竖立的扁钢焊在钢圈上制得。为防止在栅板处积液导致液泛，栅板的自由截面率应大于
50％。
图7.1
直管喷孔式分布器
此外，效果较好的是具有圆形或条形升气管的筛板式支承板，液体从板上筛孔流下，气体通过升气管由管壁的小孔流出，气液分布较均匀，又因在支承装置处逆流的气液相各有通道，可避免因支承装置而引起的积液现象。
选用不锈钢波纹板网支承板。
表7.2 不锈钢波纹板网支承板的设计参考数据
塔径D/mm
外板径D 1/mm
板高/mm
300 294 25
7.5.3 液体再分布装置选择
04H D
= （
035H D
=-）
则 0H = 1.2 即每隔1.2m 需安装一个液体再分布装置 因为Z = 1.5 m ，因此不需要装液体再分布装置
7.5.4
填料压紧装置
又称填料压板，自由放置于填料层上端，靠自身重量将填料压紧，适用与散装填料。压板应具有高的自由截面，空隙率应大于70%。
根据塔径，选择丝网压板，其直径为280mm ，高
100mm 。
7.6 管道设计与选择
取：液体流速：u L = 0.1~1 m/s
蒸汽流速：u 0 = 30~50m/s 7.6.1 塔顶蒸汽出口管
取u 0 = 40 m/s 则蒸汽出口管管径：
图7.3 丝网压板
04443.5032.02
0.14214236003600400.5970
VM
V d m mm u πρπ??=
=
==
??
圆整后d = 150mm 7.6.2 进料管管径
取u L = 0.82m/s 则进料管管径：
4412618.550.0243824.38360036000.82961.3
L LF
F d m mm u πρπ??=
=
==??
圆整后d = 25mm 7.6.3塔釜出料管
取u L = 0.82m/s 则出料管管径：
4412618.040.0253825.38360036000.82961.9
L LW
W d m mm u πρπ??=
=
==??
圆整后d = 25 mm 7.6.4塔底蒸汽进管
取u 0 = 40 m/s
则蒸汽进口管管径： 0
04443.532.02
0.14214236003600
400.5970
VM
V d m mm u πρπ??=
=
==
??
圆整后d = 150 mm
7.6.5 管道规格汇总
表7.3管道规格表
塔顶蒸汽出口管
进料管管径
塔釜出料管
塔底蒸汽进管
管径/mm
φ150×5 φ25×2.5 φ25×2.5 φ150×5
7.7 其他部件
7.7.1 筒体 7.7.1.1 设计壁厚
dn400甲醇回收塔设计
各专业完整优秀毕业论文设计图纸 题目： DN400甲醇回收塔设计
摘要 甲醇作为重要的基本有机化工原料之一 ,在世界经济中起着十分重要的作用。随着世界能源的日趋紧缺 ,甲醇又逐步发展成为重要的能源替代品 ,以甲醇为原料合成二甲醚、烯烃等化工产业也得到了迅速的发展。甲醇回收塔是针对工厂废液等的进行甲醇提纯回收，不仅能更有效的保护环境，还能回收有用产品，节约能源，是一件大有裨益的事。 本次设计的甲醇回收装置采用的是填料塔结构，主要内容可分为四个部分：第一部分为概述，主要阐述了塔的设计背景，基本知识及原始数据；第二部分为塔的工艺计算，主要对其进行物料衡算、热量衡算以及理论塔板数的确定等；第三部分为塔的结构设计，对塔的各零部件尺寸，总体结构进行设计；第四部分为强度计算，根据已有数据，对塔在一些不同环境下的强度计算。另外，采用AutoCAD软件绘制了总装配图和部分零件图等施工图。 关键词：甲醇回收塔；填料；工艺计算；结构设计；强度 The design of DN400 methanol recovery tower College of Mechanical Engineering ,Zhejiang University of Technology
Abstract Methanol as one of the important basic organic chemical raw materials, plays an important role in the world economy. As the world's energy becomes more scarce, methanol developed into important energy alternatives gradually ,chemical industry used methanol as raw materials for the synthesis of dimethyl ether, olefins and so on, has also been a rapid development. The methanol recovery column purification for factory waste to have a methanol recovery, not only can give more effective protection to the environment, but also can recover useful products, energy conservation, it is a great benefit. The design of methanol recovery is packed tower structure. The main contant can be divided into four parts. The first part is a overview about the designing background of tower, basic information and original data; The second part is parameter calculation on material, heat, the number of theoretical tray etc.; The third part is about the construction of column which mainly including the size of different components and the whole size of tower construction; The fourth part involves testifying the strength of each part.In addition, draw with AutoCAD, including the assembly drawing and several component drawings, just intending to add integrity on this whole task. Keyword: methanol recovery tower; filler; calculation of parameter; constructional design; intensity 目录 摘要 (i) Abstract (ii) 第一章概述 (1) 1.1前言 (1)
技术：甲醇废水回收利用技术
技术 | 甲醇废水回收利用技术 由于污染物复杂多变，工业废水处理工艺各有不同。而诸如甲醇废水的处理，利用固定化活性炭技术则有利于这类废水的回收再利用。 1、甲醇废水回用工艺和特点 1.1工艺流程 低浓度甲醇废水处理和回用工程的工艺流程如图所示。来自生产车间的工艺冷凝液和尿素水解水混合后，其水温较高，大约在50-60℃之间，为了给后续的单元提供更好的工作条件，设计中采用换热器对混合液进行冷却。
混合液在曝气罐中的曝气增加了水中的溶解氧含量，为生物活性炭分解废水中的有机污染物提供了更好的条件；同时曝入的空气还可对混合液进一步降温。 实验表明，工艺冷凝液和尿素水解水混合后，会产生一种黄色絮状物，它可能会堵塞活性炭的孔隙并抑制生物工程菌的分解作用。为了降低该黄色絮状物的影响，在生物活性炭过滤罐之前设置盘式过滤机，以去除杂质和减轻生物炭滤罐的处理负荷。 固定化滤罐中装有人工固定化生物活性炭，主要是利用活性炭较大的比表面积来吸附水中类似甲醇的小粒子有机污染物；而吸附在活性炭上的高效生物工程菌对甲醇等有机污染物具有很强的氧化分解能力，可以有效地降解甲醇等有机物。 1.2工艺特点 人工固定化生物活性炭去除甲醇等有机物的过程包括活性炭的吸附和工程菌的生物降解两方面，活性炭的吸附作用可以在较高的水流速度和较短的接触时间内将低浓度的甲醇吸附在其孔隙内；生长固定在活性炭表面及其孔隙内的的工程菌以甲醇作为营养源并将其分解。吸附和生物降解的有机结合既延长了活性炭的寿命，又为工程菌分解甲醇提供了便利的条件。
2、主要构筑物、设备及工艺参数 在设计施工中，本着“挖潜改造、节资减耗”的原则，在设备选用中充分考虑了原有设备的利用和改造，主要的构筑物如换热器、曝气罐、水泵等均为工厂原有设备。 2.1换热器 设计中选用盘管式换热器，换热面积312m2，冷却水水温20℃，冷却水水量200 m3/h，材质为碳钢。混合液经换热器后水温可降至40℃以下。 2.2曝气罐 曝气罐有效容积120 m3，罐内设有曝气头，通入空气量75 m3/h，空气温度20℃。曝气后的出水温度可降至35℃以下，pH值接近8，满足了后续工艺的要求。 2.3盘式过滤机
甲醇合成塔入塔人员安全规定
编号：SY-AQ-03551 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 甲醇合成塔入塔人员安全规定Safety regulations for personnel entering methanol synthesis tower
甲醇合成塔入塔人员安全规定 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 1.入塔人员条件：必须是身体健康、心理素质好，具备安全救护知识和自救能力的人。 2.合成塔必须与外系统进行有效的隔离，并工艺处理合格后，方可打开人孔。 3.现场拉好警戒线，无关人员一律不得进入。 4.准备好灭火器材及消防水。 5.120救护车及专业医护人员由合成车间在指定地点现场待命。（综合部负责） 6.加一空气软管在上管板上部，距离上管板300mm，尽量增加塔内管箱上部的Ｏ2含量，以创造安全环境。 7.按照规定办理各种作业票证，动火作业前须做可燃气体 （H2+CO≤0.2%）分析,合格后方可执行动火作业，灭火器材配备齐全。
8.办理设备内作业安全票证，严格落实安全施工条件。 9.由安检部人员、监护人员和佩带者共同检查，保证正压式呼吸器使用前完好。作业人员佩带后自行确认完好后，经合成车间安全人员再次检查确认，最后经安监部专职安全人员现场检查确认佩带合格后方可入塔正式作业。 10.塔内人员工作时间不得超过30分钟。塔内人员一人作业，一人监护；监护人员位置在溜槽附近，便于处置突发事情。工作时动作不要做大幅度摆动，避免呼吸器脱落漏气。 11.塔内作业人员应时刻注意避免安全绳、长管呼吸器气管缠绕热电偶，以免发生事情后抢救人员不好施救，耽误抢救时间。 12.塔外设专门双人监护，塔外监护人员视线时刻不离塔内作业人员，若有意外情况，设备内作业人员与塔外监护人员通过声光报警器联系。（声光报警器由机电部负责落实） 13．现场监护人员发现塔内出现异常情况，立即将塔内作业人员拉出。 14．用轴流风机吹扫自人孔出来的氮气，人员不应站在下风向。
甲醇合成塔的设计
甲醇合成塔的设计 The manuscript was revised on the evening of 2021
甲醇合成塔的设计 Design of carbinol Synthetic Tower 摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。 Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts. 关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点 Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character 1．引言 甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为~、温度205℃~275℃操作。各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。 国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。某公司年产50万吨甲醇合成装置采用华东理工大学“绝热—管壳外冷复合式反应器”专利技术，我公司设计、制造的甲醇合成塔是此项目的关键设备，其建成投产后，运行状况一 直良好，对兖矿高硫煤能够得到充分有效利用， 减少资源浪费，使煤炭行业向高附加值—化工方 向转化等方面，具有重要意义。现将该设备的主 要设计过程进行简单的介绍。 2．甲醇合成塔的工作原理 新鲜气在离心式透平压缩机内加压至(A),与循 环气以1：5比例混合（入塔气），经过与出塔 气换热并升温至230℃后，从顶部的入口进入甲 醇合成塔，经过装填一定粒径的(Cu-Zn-AL)催化 剂在换热管内，在催化剂的作用下，CO、CO2加 氢合成甲醇，反应热传给壳程的沸腾水，产生蒸
甲醇精馏的方法
甲醇精馏的方法 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
甲醇精馏的典型工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种，分为单塔精馏，双塔精馏，三塔精馏与四塔精馏(即三塔加回收塔) (1) 单塔流程描述 采用铜系催化剂低压法合成甲醇,由于粗甲醇中不仅还原性杂质的含量大大减少,而且二甲醚的含量几十倍地降低,因此在取消化学净化的同时,可将预精馏及甲醇-水-重组分的分离在一台主精馏塔内同时进行,即单塔流程,就能获得一般工业上所需要的精甲醇。单塔流程更适用于合成甲基燃料的分离,很容易获得燃料级甲醇。 单塔流程(见图为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。 (2) 双塔流程描述 双塔工艺是由脱醚塔,甲醇精馏塔或者主塔组成。主塔在工厂中产量在100万吨/年以下,仅仅能提供简单的过程,所以设备和投资较低。 传统的工艺流程，是最早用于30MPa压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制。主要步骤有：中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分，最终得到精甲醇产品。在传统工艺流程上，取消脱醚塔和高锰酸钾的化学净化，只剩下双塔精馏(预精馏塔和主精馏塔)。其高压法锌铬催化剂合成甲醇和中、低压法铜系催化剂合成甲醇都可适用。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性，并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分(初馏分)及
低压甲醇合成塔流程
工艺流程说明 气体流程：来自脱硫脱碳工序的～3.0MPa(G)新鲜气经压缩至5.5Mpa后与来自循环气压缩机的出口气进循环气油分混合，循环气油分出口气(～54℃)去塔前换热器(E8101)预热；出塔前换热器的合成气(5.44MPa(G)，～200℃)，进入甲醇合成塔(R8101)催化床层反应,反应热由塔内换热器的中的热水移去，同时副产蒸汽(～1100kg/t醇)；出甲醇合成塔(R8101)的工艺气体温度(5.24MPa(G)，～225℃)，进入塔前换热器(E8101)预热进塔的合成气体；出塔前换热器的工艺气体(5.20MPa(G)，～91℃)进入蒸发水冷器(E8102)；出蒸发水冷器的气体(5.05MPa(G)，～37℃)进入甲醇分离器(S8101)；出甲醇分离器的粗甲醇送入甲醇膨胀槽(V8103)，出甲醇分离器的工艺气体(5.05 MPa(G)，～37℃)少部分去回收系统，大部分去循环气压缩机(K8102)于系统循环生产。 11.1甲醇合成塔 11.1.1 GC 型水冷板轴向甲醇合成反应器的先进性 （1）该甲醇合成反应器中内置了水冷板式换热器，催化剂床层的反应热由板式换热器中的热水移走；整个催化剂床层温度基本均衡,甲醇合成基本在等温条件下进行。 （2）GC型水冷板轴向甲醇合成反应器是用循环沸水移去反应热，反应时催化剂床层温差较小，达到接近等温反应的目的；副产饱和蒸汽量多(～1.1t/t醇)，压力高。 （3）GC型水冷板轴向合成反应器设计阻力＜0.4Mpa。 （4）操作简单(控制蒸汽压力)，易于控制。 11.1.2 GC 型水冷板轴向甲醇合成反应器设计条件 表6 甲醇合成反应器设计条件 主要设计条件 计算结果 备注 1.原料气量：63390 Nm3/h 2.合成塔进口气量：331847 Nm3/h 3.进塔气体成分 组分：H2 CO CO2 CH4 N2＋Ar CH3OH H2O V% :72.15、12.49、3.42、3.46、7.95、0.52、0.01 4.小时产醇量：28.94 t 5.正常运行压力：5.0～5.5 MPa(G)， 6.水冷折流板承受内压（设计值）≤2.5 MPa 7.水冷折流板承受外压（设计值）≤3.5 MPa 8. 运行阻力<0.4MPa 1.塔内件选用GC型水冷板轴向甲醇合成反应器 (合成塔φ3200)； 2.板式换热器设在合成塔内。
甲醇回收塔流程改造
甲醇回收系统改造 Improvement on the methanol recovery system 张洪波马秀东刘媛遆长荣 Mr.Zhang Hongbo Mr.Ma Xiudong Ms.Liu Yuan Mr.Di Changrong （山西三维集团股份有限公司，山西洪洞 041603） (Shanxi Sanwei Group Co.,Ltd Zip code:041603) 摘要:由于原料甲醇的水含量比原设计值偏高，造成甲醇回收塔精馏负荷加大，塔易波动，难操作，回收甲醇的水含量合格率仅为72%，高水分的甲醇导致后续醇解反应异常甚至停车。经过增加小甲醇塔及其它流程改造后，使回收塔工艺稳定易操作，甲醇水含量合格率高达99.9%，有力地保证了后续生产的连续进行，同时回收了原需焚烧的甲醇和PTMEG低聚物，取得了可观的经济效益。 Abstract: Due to the higher water content in raw methanol than the design value, It resulted in the effect of increased high load of the distillation column, easy fluctuation & hard operation of column. Thus the qualified rate of the water content in recovery methanol is only 72% . Methanol with high water content will lead to the abnormal reaction or even shutdown of the trans-esterification section. The methanol recovery column process can be stable and easy operation through introducing a small size methanol column and modifying other process flow , The qualified rate of water content in methanol will reach 99.9%, which powerfully ensure the continuous production in downstream. Meanwhile, It also can recover the methanol and PTMEG oligomer which was intended to be incinerated originally. Therefore, It gains great economic benefit. 关键词：甲醇回收系统；流程改造； Key words: Methanol recovery system ; Process flow modification 1. 前言 作者简介：张洪波，男，1978年10月生。2002年毕业于太原理工大学。现就职于山西三维集团丁二醇分厂。 马秀东，男，1973年7月生，工程师。1996年毕业于雁北师范学院化学系。现就职于山西三维集团丁二醇分厂。 刘媛：女，1975年10月生。现就职于山西三维集团丁二醇分厂 遆长荣：男，1969年12月生。现就职于山西三维集团丁二醇分厂 山西三维集团股份有限公司于2004年引进韩国K-PTG公司的聚四氢呋喃（简称PTMEG）装置。甲醇回收精制系统是装置中一个十分重要的工序，主要功能是把原料甲醇、装置回
甲醇回收塔工艺设计例子
一前言 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。 塔设备是化工，制药，环保等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，其流体力学和传质模型比较成熟，数据可靠。尽管与填料塔相比效率较低、通量较小、压降较高、持液量较大，但由于结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点，因而在70年代以前的很长一段时间内，塔板的研究一直处于领先地位。然而，70年代初期出现的世界能源危机迫使填料塔技术在近20年来取得了长足进展。由于性能优良的新填料相继问世，特别是规整填料和新型塔内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料的放大技术有了新的突破，改变了以板式塔为主的局面。在我国，随着石油化工的不断发展，传质分离工程学的研究不断深入，使填料塔技术及其应用进入了一个崭新的时期，其工业应用与发达国家并驾齐驱，进入世界先进行列。 评价塔设备的基本性能的指标主要有： 1、产量和通量：前者指单位时间处理物料量，而后者指单位塔截面上的单位时间的物料处理量。 2、分离效率：对板式塔是指每层塔板所能达到的分离程度。填料塔则是单位填料层高度的分离能力。 3、适应能力及操作弹性：对各种物料性质的适应性及在负荷波动时维持操作稳定而保持较高分离效率的能力。 4、流体阻力：气相通过每层塔板或单位高度填料层的压降。 除上述几项主要性能外，塔的造价高低、安装、维修的难易以及长期运转的可靠性等因素，也是必须考虑的实际问题。 填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。 本设计综合考虑流程，产量，分离要求，操作控制等因素，采用填料塔实现甲醇回收目标。
甲醇合成塔入塔人员安全规定(新版)
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 甲醇合成塔入塔人员安全规定 (新版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
甲醇合成塔入塔人员安全规定(新版) 1.入塔人员条件：必须是身体健康、心理素质好，具备安全救护知识和自救能力的人。 2.合成塔必须与外系统进行有效的隔离，并工艺处理合格后，方可打开人孔。 3.现场拉好警戒线，无关人员一律不得进入。 4.准备好灭火器材及消防水。 5.120救护车及专业医护人员由合成车间在指定地点现场待命。（综合部负责） 6.加一空气软管在上管板上部，距离上管板300mm，尽量增加塔内管箱上部的Ｏ2含量，以创造安全环境。 7.按照规定办理各种作业票证，动火作业前须做可燃气体（H2+CO≤0.2%）分析,合格后方可执行动火作业，灭火器材配备齐全。
8.办理设备内作业安全票证，严格落实安全施工条件。 9.由安检部人员、监护人员和佩带者共同检查，保证正压式呼吸器使用前完好。作业人员佩带后自行确认完好后，经合成车间安全人员再次检查确认，最后经安监部专职安全人员现场检查确认佩带合格后方可入塔正式作业。 10.塔内人员工作时间不得超过30分钟。塔内人员一人作业，一人监护；监护人员位置在溜槽附近，便于处置突发事情。工作时动作不要做大幅度摆动，避免呼吸器脱落漏气。 11.塔内作业人员应时刻注意避免安全绳、长管呼吸器气管缠绕热电偶，以免发生事情后抢救人员不好施救，耽误抢救时间。 12.塔外设专门双人监护，塔外监护人员视线时刻不离塔内作业人员，若有意外情况，设备内作业人员与塔外监护人员通过声光报警器联系。（声光报警器由机电部负责落实） 13．现场监护人员发现塔内出现异常情况，立即将塔内作业人员拉出。 14．用轴流风机吹扫自人孔出来的氮气，人员不应站在下风向。
甲醇废水的回收和利用
石油和化工节能 2005年第3期 ·27· 甲醇废水的回收和利用 高凤华 赵世俊 宋引文 （济南化肥厂有限责任公司 山东济南250101） 摘要 应用燃烧裂解法回收甲醇废水，节能降耗和综合利用能源，降低外排水中的COD 含量，取得了环保和经济双重效益。 主题词 燃烧裂解 废热锅炉 造气炉 效益 随着经济的快速发展，对环境保护的要求越来越高，可用资源越来越少，搞好废水废液的回收利用十分重要。结合我公司实际工艺情况，本着节能 降耗和资源综合利用的原则，决定对甲醇废水进行 回收利用。我公司甲醇生产为合成氨联醇工艺，流 程为：固定层煤气发生炉制气→常压变换→脱碳→ 甲醇合成→铜洗→氨合成，脱碳净化气在中温中压 条件下，借助铜基催化剂的作用使一氧化碳、二氧 化碳与氢气进行化合反应生成粗甲醇，对粗甲醇采 用常压双塔萃取精馏，甲醇精馏后的甲醇废水作为 工业废水排掉，尤其在第二套甲醇装置投入运行后，废水排放量增加了一倍。 1 甲醇废水的来源及组成 回收的甲醇废水有两部分组成：（1）甲醇残液：由于粗甲醇中含有高级醇烯烃，高级烯烃和有机酸等杂质，大部分集中于塔底部，在主塔底部排出部分废水，我们称甲醇残液，每生产1吨精甲醇约有400-500kg 残液生成。主要成分为水和少量的甲醇及极少量的高级醇杂质，其中含醇为0.4%，其它杂 ﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌ 表4 1996年后装置能耗、剂耗及产品质量 产品质量 年份 加工量 （t） 能耗 （kgeo/t） 电 (万kWh) 蒸汽 （t） 催化剂寿命 （t/kg） 安定性 比色 嗅味 1996 67704 41.31 423 10878 0.3 4 +30 0 1997 90476 31.71 478 10297 7.8 4 +30 0 1998 74360 36.32 456 10182 12.5* 1.5 4-5 +30 0 1999 85153 31.96 446 9908 8.5 5-6 +30 0 2000 98924 29.65 489 10009 16.7 5 +30 0 2001 98795 27.16 442 8614 24.9 5-6 +30 0 2002 * 65553 27.24 295 5507 30.3 5 +30 0 说明：①2002年数据为1-9月数据。②12.5是上一周期实现的催化剂寿命。 节汽量=98924×(B-10009/98924)+98795× (B-8614/98795)+65553× (B-5507/65553)=8157吨 节约电、汽费用=2360000×0.46+8157×101 =191万元。 (其中电价0.46元/吨，汽价101元/吨) 催化剂寿命历史最好水平为12.5t/kg，折合 费用为13.3元/吨。本周期催化剂寿命为 30.3t/kg，折合费用为5.5元/吨，本周期共加工 石蜡36.7万吨。 节约催化剂成本=36.7×(13.3-5.5)=286万元 总效益=236+286=522万元 5 结论 对于蜡加氢装置这样的连续性生产装置，如在产品质量出现较大富裕的前提下，也可对温度、压力等工艺参数进行适当的调整，以产生出较大的经济效益。
甲醇精馏的方法
1.4.2 甲醇精馏的典型工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种，分为单塔精馏，双塔精馏，三塔精馏与四塔精馏(即三塔加回收塔) (1) 单塔流程描述 采用铜系催化剂低压法合成甲醇,由于粗甲醇中不仅还原性杂质的含量大大减少,而且二甲醚的含量几十倍地降低,因此在取消化学净化的同时,可将预精馏及甲醇-水-重组分的分离在一台主精馏塔内同时进行,即单塔流程,就能获得一般工业上所需要的精甲醇。单塔流程更适用于合成甲基燃料的分离,很容易获得燃料级甲醇。 单塔流程(见图1.1)为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。 (2) 双塔流程描述 双塔工艺是由脱醚塔,甲醇精馏塔或者主塔组成。主塔在工厂中产量在100万吨/年以下,仅仅能提供简单的过程,所以设备和投资较低。 传统的工艺流程，是最早用于30MPa压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制。主要步骤有：中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分，最终得到精甲醇产品。在传统工艺流程上，取消脱醚塔和高锰酸钾的化学净化，只剩下双塔精馏(预精馏塔和主精馏塔)。其高压法锌铬催化剂合成甲醇和中、低压法铜系催化剂合成甲醇都可适用。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性，并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的
大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也可以认为是常压操作，塔顶得到精甲醇产品，塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统（见图1.2）。 (3) 三塔流程描述 三塔工艺是由脱醚塔，加压精馏塔和常压精馏塔组成，形成二效精馏与二甲醇精馏塔甲醇产品的镏出物的混合物。三塔流程（见图1.3）的主要特点是，加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源，形成双效精馏二效精馏，因此热量交换在加压塔顶部和常压塔底部之间进行。这种形式节省大约30%~40%的能源，同时降低了循环冷却水的速度。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，在塔顶除去轻组分及不凝气，塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G)，塔顶甲醇蒸气全凝后，部分作为回流经回流泵返回塔顶，其余作为精甲醇产品送产品储槽，塔底含水甲醇则进常压塔。同样，常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流，一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。 (4) 四塔流程描述 四塔流程（见图1.4）包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔，脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔，加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器，利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差，为常压塔塔底提供热源，同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐，一部分作为加压塔回流，一部分作为精甲醇产品出装置，加压塔塔底的甲醇、高沸组分、
杂醇油中甲醇回收流程的Aspen模拟计算及工艺设计
杂醇油中甲醇回收流程的Aspen模拟计算及工艺设计 本文采用Aspen Plus模拟软件对甲醇生产过程中产生杂醇油废液进行了精馏模拟回收，甲醇回收率达到98.31%，甲醇产品纯度达到99.5%以上，精馏产生废水与甲醇脱氨废水混合后指标符合环保要求，甲醇回收后的经济效益可观，具有工业实施可行性。 标签：杂醇油；甲醇回收；Aspen Plus模拟 甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，分子量32.04，沸点64.7℃。甲醇主要用于制造甲醛、乙酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品；生产汽油辛烷值添加剂甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料，以及甲醇蛋白等产品。 甲醇装置在生产过程中会产生部分杂醇油废液，目前国内厂家对这种废液的处理一般有两种方式：一是将废液与天然气伴烧排放，这种方法实施难度较大，由于废液的强腐蚀性，焚烧炉选型困难，投用后故障率高，不利于环保，经济效益差；二是将此部分废液廉价外售。由于该种废液中甲醇的含量达60%，而甲醇是一种重要的有机化工原料，如果能将杂醇油废液中的甲醇精馏回收，生产甲醇作为产品销售，经济效益将十分可观。 笔者采用Aspen-Plus软件设计模拟了杂醇油中甲醇回收的流程，验证了通过二塔精馏系统，能将甲醇提纯回收，取得了工业可行的产品收率和产品纯度，具体回收模拟流程图和模拟结果如下所述。 1 杂醇油中甲醇回收模拟流程图及流程叙述 本回收流程采用二塔精馏系统，精馏一塔主要除去杂醇油中轻组分甲酸甲酯，精馏二塔主要除去杂醇油中重组分水、乙醇、正丙醇等。 杂醇油原液先在精馏一塔中脱除醋酸甲酯等轻组分杂质，将这部分物质进入低沸物储槽中，送去焚烧。塔釜的物料进入精馏二塔，通过合理控制精馏二塔的回流比和操作温度和压力，利用各组分的沸点不同，在连续蒸发和冷凝的作用下，塔顶得到产品甲醇，通过冷凝后作为最终产品进入到储槽中。塔中部设置侧采，侧采出来的物流主要是含水量为30.6%的物流，和一塔塔顶馏出一起去焚烧。塔釜排出水和少量高沸点醇类，通过估算其中COD为34717，和脱氨后的废水（其中脱除氨气后其COD为240左右，量为110t/h）一起去处理，混合后的COD为600，废水送水生产废水池进行处理。 2 甲醇回收各塔模拟结果与讨论 本文的物性数据选择Aspen Plus V7.3软件包中的数据库，热力学方法根据体系的特点及经验，物性方法选择NRTL方程活度系数法，精馏塔选择RadFrac。
甲醇合成原理方法与工艺
甲醇合成原理方法与工艺 图1煤制甲醇流程示意图 煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。 一、甲醇合成反应机理 自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。 为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲
醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。 对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行： ①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面； ②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附； ③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物； ④解析——反应产物的脱附； ⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。 甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。 提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积 缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。 二、甲醇合成的主要反应 (1)甲醇合成主要反应 CH3OH CO+2H CO2CH3OH+H2O 同时CO2和H2发生逆变换反应 CO 2CO+H2O
甲醇回收塔结构设计说明
甲醇回收塔结构设计 第一章概述 1.1前言 在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。它的应用面广、量大。塔设备广泛用于蒸馏、吸收（气提）、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置生产，产品产量、质量、成本以及环境保护、“三废”处理等都有较大的影响。因此对塔设备的研究一直是工程界所关注的热点。 塔器按其结构可分为两大类：板式塔和填料塔。板式塔的研究起步较早，其流体力学和传质模型比较成熟，数据可靠，因而70年代以前的很长一段时间里，板式塔的研究处于领先地位。70年代，由于性能优良的新型填料相继问世，特别是规整填料及新型塔内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料塔的放大技术有了新的突破，改变了以板式塔为主的局面，填料塔也进入了一个崭新的时期。 本次设计任务是分离甲醇水的混合液，以回收甲醇，塔径DN400已定，且处理量不算很大，故采用填料塔。 1.2甲醇回收塔的设计背景 本次任务设计的甲醇回收塔是针对工厂废液等的进行甲醇提纯回收，不仅能有效的保护环境，还能回收有用产品，节约能源，是一件大有裨益的事。 二十多年来，填料塔以其优良的综合性能不断推广应用于工业生产中，改变了板式塔长期占据统治地位的局面。 与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点： （1）生产能力大 板式塔与填料塔的流体流动和传质机理不同。板式塔的传质通过上升的蒸汽穿过板上的液池来实现。塔板的开孔率一般占塔板截面积的8~15%，其优化设计要考虑塔板面积与降液管面积的平衡，否则即使开孔率大也不会使生产能力提高。填料塔的传质是通过上升蒸汽的与靠重力沿填料表面下降的液体逆流接触实现。填料塔的开孔率通常在50%以上，其空隙率则超过90%，一般液泛点都较高，其优化设计主要考虑与塔内件的匹配，若塔设计合理，填料塔的生产能力一般均高于板式塔。 （2）分离效率高 塔的分离效率决定于分离物系的性质、操作状态（压力、温度、流量等）以及塔的类型及性能。
甲醇合成塔的设计
甲醇合成塔的设计公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
甲醇合成塔的设计 Design of carbinol Synthetic Tower 摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。 Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts. 关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点 Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character 1．引言 甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为~、温度205℃~275℃操作。各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。 国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。某公司年产50万吨甲醇合成装置采用华东理工大学“绝热—管壳外冷复合式反应器”专利技术，我公司设计、制造的甲醇合成塔是此项目的关键设备，其建成投产后，运行状 况一直良好，对兖矿高硫煤能够得到充分有效利 用，减少资源浪费，使煤炭行业向高附加值—化 工方向转化等方面，具有重要意义。现将该设备 的主要设计过程进行简单的介绍。 2．甲醇合成塔的工作原理 新鲜气在离心式透平压缩机内加压至(A),与 循环气以1：5比例混合（入塔气），经过与出 塔气换热并升温至230℃后，从顶部的入口进入 甲醇合成塔，经过装填一定粒径的(Cu-Zn-AL)催 化剂在换热管内，在催化剂的作用下，CO、CO2 加氢合成甲醇，反应热传给壳程的沸腾水，产生
甲醇合成塔入塔人员安全管理规定范本
工作行为规范系列 甲醇合成塔入塔人员安全 规定 （标准、完整、实用、可修改）
编号：FS-QG-29805甲醇合成塔入塔人员安全规定Safety regulations for personnel entering the methanol synthesis tower 说明：为规范化、制度化和统一化作业行为，使人员管理工作有章可循，提高工作效率和责任感、归属感，特此编写。 1.入塔人员条件:必须是身体健康、心理素质好，具备安全救护知识和自救能力的人。 2.合成塔必须与外系统进行有效的隔离，并工艺处理合格后，方可打开人孔。 3.现场拉好警戒线，无关人员一律不得进入。 4.准备好灭火器材及消防水。 5.120救护车及专业医护人员由合成车间在指定地点现场待命。(综合部负责) 6.加一空气软管在上管板上部，距离上管板300mm，尽量增加塔内管箱上部的O2含量，以创造安全环境。 7.按照规定办理各种作业票证，动火作业前须做可燃气体(H2+CO≤0.2%)分析，合格后方可执行动火作业，灭火器材
配备齐全。 8.办理设备内作业安全票证，严格落实安全施工条件。 9.由安检部人员、监护人员和佩带者共同检查，保证正压式呼吸器使用前完好。作业人员佩带后自行确认完好后，经合成车间安全人员再次检查确认，最后经安监部专职安全人员现场检查确认佩带合格后方可入塔正式作业。 10.塔内人员工作时间不得超过30分钟。塔内人员一人作业，一人监护;监护人员位置在溜槽附近，便于处置突发事情。工作时动作不要做大幅度摆动，避免呼吸器脱落漏气。 11.塔内作业人员应时刻注意避免安全绳、长管呼吸器气管缠绕热电偶，以免发生事情后抢救人员不好施救，耽误抢救时间。 12.塔外设专门双人监护，塔外监护人员视线时刻不离塔内作业人员，若有意外情况，设备内作业人员与塔外监护人员通过声光报警器联系。(声光报警器由机电部负责落实) 13.现场监护人员发现塔内出现异常情况，立即将塔内作业人员拉出。 14.用轴流风机吹扫自人孔出来的氮气，人员不应站在
甲醇回收操作规程
第一章甲醇回收工艺原理 １.甲醇萃取原理及工艺流程 从共沸蒸馏塔顶或催化蒸馏塔顶流出的Ｃ４组分中含有与Ｃ４形成共沸物的１％—３％的甲醇。含甲醇的Ｃ４混合物既不能用作烷基化原料，也不能做民用液化气燃料，必须将二者分离。 一般蒸馏的方法对已形成的共沸物是不能分离的，因此选择萃取的方法。水与Ｃ４不互溶，却能与甲醇完全互溶，因此能把Ｃ４共沸物中的甲醇萃取出来，使Ｃ４中的甲醇质量残余量小于０．０１％，含甲醇的水溶液的相对密度大于Ｃ４的相对密度，很容易沉降分离，用一个萃取塔完成这一过程。作为萃取剂的纯水从塔（Ｔ００１）的上部进入，Ｃ４和甲醇共沸物从塔的底部进入，水为连续相，Ｃ４为分散相，二者逆向流动，在塔内填料（或筛板塔盘）作用下，两相充分接触并完成传质萃取过程，使Ｃ４中的甲醇进入水相。水相经塔釜沉降后从釜底排出，Ｃ４相经萃取塔顶扩大段的减速沉降，使Ｃ４相不含游离水后，从萃取塔顶部排出进入一个Ｃ４缓冲罐，经再一次沉降脱水后即可出装置。萃取塔排出的甲醇水溶液进入一个换热器，预热到一定温度后进甲醇回收塔（Ｔ００２)，回收其中的甲醇。２．甲醇回收原理及工艺流程 甲醇回收塔进料是含甲醇8%的水溶液，经分离，将甲醇和水分开，塔顶得含甲醇99%以上的甲醇，塔釜得含99.9%以上的水，从而达到回收甲醇的目的。甲醇回收塔分离甲醇的工作原理是依据组分挥发度不同而达到分离的目的。 第二章主要工艺参数 １．Ｔ００１萃取塔 界位１０％——２０％ 压力０．３７——１．０ＭＰａ ２．Ｔ００２回收塔 液位２０％——８０％ 压力０．０３——０．１ＭＰａ 底温９０——１１０℃ 顶温６０——７０℃ 第三章萃取塔的操作 正常情况下的萃取塔操作条件 进料组成操作条件出料组成 操作压力Mpa 萃取水温度℃塔界面% 顶底 未反应C4，CH3OH,萃取水0.5－0.65 ≤4030－80 未反应C4 CH3OH,水 从MTBE来C4组分中含有与C4形成共沸物的1%---3%的甲醇。含甲醇的C4混合物料不能用作烷基化原料，也不能用作民用液化气燃料，必须将二者分离。 一般蒸馏的方法对已形成的共沸物是不能分离的，因此选择萃取的方法。水与C4不互容，却能与甲醇完全互溶，因此能把C4共沸物中的甲醇萃取出来，使C4中的甲醇质量残余量小于0.01%，含甲醇的水溶液的相对密度大于C4的相对密度，很容易沉淀分离，用一个萃取塔完成这一个过程。作为萃取剂的纯水从塔的上部进入，C4与甲醇的共沸物从塔的底部进入，水位连续相，C4为分散相，二者逆向流动，在塔内填料(或筛板塔盘)的作用下，两相充分接触并完成传质萃取过程，使C4中的甲醇进入水相。水相经塔釜沉降后从塔釜底排除，C4相经萃取塔顶扩大段的减速沉降，使C4相不含游离水后，从萃取