【MT48】【毕业设计】年产40万吨甲醇合成工艺设计.doc文档

加压精馏塔塔底排出液送往常压精馏塔。

常压塔顶甲醇蒸汽温度约，经常压塔冷凝器冷却至后进常压塔回流槽，由常压塔回流泵加压后部分作常压精馏塔回流液，另部分送精甲醇计量槽。

常压塔再沸器热源为加压精馏塔塔顶甲醇蒸汽。

常压精馏塔塔底排出的含少量甲醇的废水由回收塔进料泵加压后送甲醇回收塔回收塔塔顶蒸汽经回收塔冷凝器冷却至后进回收塔回流槽，由回收塔回流泵加压后部分作回收塔回流液，另部分送杂醇油贮罐。

回收塔塔底含少量甲醇的废水部分由废水泵加压后送部分氧化装置，另部分送入排放槽作洗涤水。

各精馏塔再沸器热源为低压蒸汽，蒸汽冷凝液去粗甲醇预热器作热源，然后去除盐水站。

本工序的含醇排净液由封闭系统收集于地下槽中，再由地下槽泵送至粗甲醇贮槽。

这样可避免设备管道在检修时排出的含醇放净液对环境造成污染。

在生产过程中，常压塔顶会出现不凝气的积累而影响塔的操作，这可从常压塔顶的温度压力的对应关系判断。

这部分不凝气的排放是通过常压塔冷凝器上的放空阀来实现的，排放气送放空总管高点放空。

预蒸馏塔和甲醇回收塔压力由和分程调节。

阀后不凝气通过放空总管高点放空。

加压精馏塔压力由调节阀控制。

常压精馏塔压力由和分程调节。

压力低于时补氮气，压力高于阀门开启放空。

再沸器蒸汽量由蒸汽冷凝液管线上的流量调节阀调节。

塔底液位由塔底出口管线上的液位调节阀调节。

主要设备和泵参数主要设备参数和主要泵参数分别见表表表主要设备参数表设备名称规格设计参数设计压力设计温度脱醚塔加压精馏塔常压精馏塔脱醚塔再沸器管程壳程管程壳程加压塔再沸器管程壳程管程壳程常压塔再沸器管程壳程管程壳程脱醚塔冷凝器管程壳程管程壳程常压塔冷凝器管程壳程管程壳程杂醇油冷却器管程壳程管程壳程表主要泵参数表泵名称流量扬程人口压力使用温度粗醇泵常压脱醚塔回流泵加压塔进料泵常压加压塔回流泵常压塔回流泵残液泵膨胀节材料的选用加压塔再沸器和常压塔再沸器的气体出口管均是高温甲醇蒸气，加压塔再沸器出口管道甲醇气体温度为，压力为，常压塔再沸器出口管道甲醇气体温度为，压力为，两根管道需要加膨胀节来克服管道的热胀冷缩。

但在膨胀节材料选用时，许多厂家认为只要是不锈钢材料即可，其实，最佳的材料选用应当用不锈钢材料。

因为不锈钢对甲醇气的耐腐蚀性能要差些，而不锈钢对甲醇气的耐腐蚀性能要好些。

第章甲醇生产的工艺计算化工生产的工艺计算主要有物料平衡和热量平衡计算。

化工工艺计算是作为化工工艺过程的设计工艺管路的选择及生产管理工艺条件选择的主要依据对于平衡原料产品产量，选择最佳工艺条件，确定操作控制指标，合理利用手产中的废料，废气，废热都有重要作用。

第节甲醇生产的物料平衡计算甲醇生产中，原料气的量与组成在定范围内是根据物料平衡计算和生产实际进行调节整，如原料气中氢氧化碳氮的比例等。

在生产过程中，也会产生不需要的或者有害的组分，如硫化物二氧化碳甲烷氩气等，这些组分有些可通过计算得外，有的还必须在生产过程中测定。

为了最终求得合成甲醇和合成氨所需要的总原料气量，保持反应及平衡的组分比例，联醇工艺从原料气制造开始，经脱衡变换脱碳合成甲醇铜洗耳恭听至合成氨，使原料气制造到最后合成氨的全过程达到平衡。

计算年产，醇氨比。

在合成塔后排放，分别占合成气的和，年工作日按。

原料液甲醇含量质量分数，原料液温度设计要求塔顶的甲醇含量不小于质量分数塔底的甲醇含量不大于质量分数产品粗甲醇的组成质量为甲醇二甲醚高级醇高级烷烃水产量分配为合成氨，粗甲醇，计算实现合成氨产量计划所需要原料气醇后气的量参加反应理论耗气量根据反应方程式则耗氢气为原料气中惰性气含量为。

其中为，为在压力为，温度为液氨中氢氮气溶解损失查物性手册表，在上述状况下液氨中氢氮气溶解量分别为，。

则每小时在液氮中氢氮氯溶解损失分别为和。

液氨在贮罐气中的扩散损失查物性手册表，在。

时，氢氨混合气中氨的平衡浓度为，则贮罐气中氨损失氨损为氨损。

醇后气中尚有则每小时需要醇后气为其中于是，生产合成氨所需醇后气量如表表示第节生产甲醇所需原料气量表合成氨生成耗用醇后气量及其组成耗用量气体组成，小计合成氨反应精炼损耗液氨中溶解损耗续表合成氨生成耗用醇后气量及其组成耗用量气体组成，小计氨扩散损耗惰性气合计醇后气组成，生产甲醇所需原料气量合成甲醇的化学反应主反应，在此温度下，甲醇的平均摩尔分数为，所以，液体的临界温度设计要求条件下甲醇水溶液的表面张力平均塔温下甲醇水溶液的表面张力可以由下面的式子计算，所以根据塔径系列尺寸圆整为此时，精馏段的上升蒸汽速度为提馏段的上升蒸汽速度为第节塔高的计算塔的高度可以由下式计算已知实际塔板数为块，板间距由于料液较清洁，无需经常清洗，可取每隔块板设个人孔，则人孔的数目为个取人孔两板之间的间距，则塔顶空间，塔底空间，进料板空间高度，那么，全塔高度第节塔板结构尺寸的确定塔板尺寸由于塔径大于，所以采用单溢流型分块式塔板。

取无效边缘区宽度，破沫区宽度，查得弓形溢流管宽度弓形降液管面积验算液体在精馏段降液管内的停留时间液体在精馏段降液管内的停留时间弓形降液管堰高采用平直堰，堰高取，则降液管底隙高度若取精馏段取，提馏段取为，那么液体通过降液管底隙时的流速为精馏段提馏段的般经验数值为进口堰高和受液盘本设计不设置进口堰高和受液盘浮阀数目及排列采用型重阀，重量为，孔径为。

浮阀数目浮阀数目气体通过阀孔时的速度取动能因数，那么，因此个排列由于采用分块式塔板，故采用等腰三角形叉排。

若同横排的阀孔中心距，那么相邻两排间的阀孔中心距为取时画出的阀孔数目只有个，不能满足要求，取画出阀孔的排布图如图所示，其中图中，通道板上可排阀孔个，弓形板可排阀孔个，所以总阀孔数目为个校核气体通过阀孔时的实际速度实际动能因数在之间开孔率开孔率在之间，满足要求。

第节流体力学验算气体通过浮阀塔板的压力降单板压降气体通过浮阀塔板的压力降单板压降干板阻力浮阀由部分全开转为全部全开时的临界速度为因为所以板上充气液层阻力取板上液层充气程度因数，那么由表面张力引起的阻力由表面张力导致的阻力般来说都比较小，所以般情况下可以忽略，所以第节漏液验算动能因数，相应的气相最小负荷为其中所以可见不会产生过量漏液。

第节液泛验算溢流管内的清液层高度其中，所以，为防止液泛，通常，取校正系数，则有可见即不会产生液泛。

第节雾沫夹带验算泛点率查得物性系数，泛点负荷系数所以，泛点率可见，雾沫夹带在允许的范围之内第节操作性能负荷图雾沫夹带上限线取泛点率为代入泛点率计算式，有整理可得雾沫夹带上限方程为液泛线液泛线方程为其中，代入上式化简后可得液体负荷上限线取，那么漏液线取动能因数，以限定气体的最小负荷液相负荷下限线取代入的计算式整理可得第节操作性能负荷图由以上各线的方程式，可画出图塔的操作性能负荷图。

根据生产任务规定的气液负荷，可知操作点，在正常的操作范围内。

连接作出操作线，由图可知，该塔的雾沫夹带及液相负荷下限，即由漏液所控制。

由图可读得所以，塔的操作弹性为有关该浮阀塔的工艺设计计算结果汇总于表表浮阀塔工艺设计计算结果项目数值与说明备注塔径板间距塔板型式单溢流弓形降液管分块式塔板空塔气速溢流堰长度溢流堰高度板上液层高度降液管底隙高度浮阀数个等腰三角形叉排阀孔气速阀孔动能因数临界阀孔气速孔心距同横排的孔心距排间距相临二横排的中心线距离单板压降液体在降液管内的停留时间精馏段提馏段降液管内的清液高度泛点率，气相负荷上限雾沫夹带控制气相负荷下限漏夜控制开孔率，操作弹性第节各接管尺寸的确定进料管进料体积流量取适宜的输送速度，故经圆整选取热轧无缝钢管，规格实际管内流速釜残液出料管釜残液的体积流量取适宜的输送速度，则经圆整选取热轧无缝钢管，规格实际管内流速第节回流液管回流液体积流量利用液体的重力进行回流，取适宜的回流速度，那么经圆整选取热轧无缝钢管，规格实际管内流速第节塔顶上升蒸汽管塔顶上升蒸汽的体积流量取适宜速度，那么经圆整选取热轧无缝钢管，规格实际管内流速第节水蒸汽进口管通入塔的水蒸气体积流量取适宜速度，那么经圆整选取热轧无缝钢管，规格实际管内流速第四章辅助设备的计算及选型化工设备是组成化工装置的基本单元，也是工程设计的基础。

化工工程技术人员应对化工单元了解的清二楚，同时化工设备也是化工生产的重要物质基础，对工程项目投产后的生产能力操作稳定性可靠性以及产品质量等等都将起着重要作用，因此，对设备地选择和设计计算充分考虑计算上的要求，尽量选用先进设备并力求投资少，用量少，要运行可靠，操作安全，便于连续化和自动化生产，要能创造良好的工作环境和无污染，以及容易制造等等。

本章主要详细介绍水冷器设备的计算和选型。

这里选用套管式换热器做水冷器，它是由管件将两种不同大小直径的标准管连接成同心圆的套筒。

表标准管直径系列部分外管外直径内管内直径依据前面的热量衡算结果可知甲醇在进入水冷器前后的温度分别为，出口温度为，冷却器水温度分别为，进入水冷器的粗甲醇混合物流率为，约冷却水带走的热量，冷却水用量流率为表甲醇和水的物理常数流体定性温度密度粘度，比热导热系数甲醇水第节水冷排设计计算管程对流传热系数的计算甲醇壳程对流传热系数的计算水传热系数的计算忽略管壁热阻及污垢热阻表逆流平均温差甲醇水则可以得到传热面积为冷却管长第节水冷排的设计选型根据造价安装和检修等系列因素选用管子的长度。

般换热器的管长与壳径之比为，在竖放时比取为般推荐长度为四种。

可根据实际情况进行选择。

在本设计中，选取的是。

管子的排列方式有般情况下有正三角形排列正方形直列和正方形错列三种方式。

在本设计中，选取的是正三角形排列，原因是本设计中管子长度较长，为减少造价。

因为这种排