40万吨煤制甲醇精馏工艺设计_课程设计.doc

陕西能源职业技术学院课程设计 40万吨煤制甲醇精馏工艺设计 学生姓名： 指导老师： 李秉昌 专 业：应用化工技术 系 部： 地质测量系 摘 要 甲醇是煤化工中非常重要的有机产品，在甲醇合成工业生产过程中，粗甲醇的精制不仅是决定甲醇产品质量的重要工序，而且也是影响甲醇生产成本的关键因素之一。换热器是化工生产中重要的通用热工设备之一，管壳式换热器以其结构简单、牢固、操作弹性大等特点被广泛应用于工业生产中。 本文的研究对象是四塔甲醇精馏工艺，与传统工艺相比新工艺能够节约能量，节约软水；但是同时新工艺增加了系统的藕合程度，加强了塔之间的关联性，提高了系统对于进料波动的响应的复杂性，给控制带来了很大的难题。为了能够实现新工艺的工业应用，对新工艺进行详细的研究。 关键词：甲醇精馏，Aspen Plus模拟，换热器计算，设备选型 目 录 摘 要 II 前 言 I 第一章 文献综述 - 6 - 1.1研究背景 - 6 - 1.1.1课题的提出 - 6 - 1.1.2研究目标 - 6 - 1.2 甲醇的简介 - 6 - 1.3 甲醇精馏流程发展 - 7 - 1.3.1 工艺流程概述 - 7 - 1.3.2 典型的工艺流程 - 7 - 1.3.3 影响精馏操作的因素与调节 - 10 - 第二章 甲醇精馏工段物料衡算 - 11 - 2.1 甲醇精馏原理 - 11 - 2.1.1 预精馏塔的作用 - 11 - 2.1.2 加碱对甲醇精馏的改善 - 11 - 2.1.3 萃取精馏在甲醇精馏中的应用 - 12 - 2.1.4 回流比的选择 - 12 - 2.2 四塔精馏工段工艺的物料衡算 - 12 - 2.2.1 甲醇精馏工段物料衡算任务 - 12 - 2.2.2 甲醇精馏工段物料衡算计算原理[18] - 13 - 2.2.3 甲醇精馏工段物料衡算 - 13 - 第三章 常压塔冷却器的设计 - 18 - 3.1确定设计方案 - 18 - 3.2确定物性数据[18] - 18 - 3.2.1计算总传热系数 - 18 - 3.2.2 工艺结构尺寸 - 19 - 3.2.3折流板 - 20 - 3.2.4接管 - 21 - 3.3换热器核算 - 21 - 3.4 确定折流挡板形状和尺寸 - 25 - 3.5 波形膨胀节 - 25 - 3.6 设备主要附件的选择[17] - 25 - 3.6.1 接管及法兰的选型 - 25 - 3.6.2 左管板的选型 - 27 - 3.6.3 换热管的选择 - 28 - 3.6.4 左管箱短节的选择 - 28 - 3.6.5 左管箱封头的选择 - 28 - 3.6.6 左管箱隔板的选择 - 29 - 3.6.7 左管箱法兰和密封垫片的选型 - 29 - 3.6.8 右管板 - 29 - 3.6.9 右管箱设计 - 29 - 3.6.10 鞍座的选型 - 30 - 3.7 设计结果一览表 - 30 - 第四章 结论 - 31 - 参考文献 - 32 - 致 谢 - 33 - 前 言 甲醇是重要的有机基本产品，用途非常广泛。甲醇的产品质量、能耗指标是甲醇精馏系统的关键因素。甲醇精馏工艺对整个甲醇生产流程的生产能力、产品质量、能源消耗与原料消耗、环境保护都有重大影响。精馏过程占总能耗的很大部分，甲醇生产能耗其中约60%就用于精馏过程。精馏投资约占项目总投资的30%-40%。 要研究和开发一种新工艺，传统的方法是先进行实验，再经过小试、中试、工业规模生产等等逐级放大的过程，周期长，投资大。应用流程模拟软件，对工艺流程进行模拟，则很容易实现对流程的考察，可以改进工艺流程布置，优化工艺操作参数，只要选择的模型及热力学方法适当，模拟结果是相当可靠的，可以用来指导生产，或者为装置改造以及新装置的设计提供基础数据。 国内一些甲醇生产装置，甲醇精馏能耗较高、产品收率较低、甚至一些装置的甲醇产品质量较差。同时，国内甲醇产能的扩张很迅速，但是目前新项目设计还是沿袭以往设计为主、没有足够的甲醇精馏系统设计应用理论研究基础。因此，对甲醇精馏工艺作系统的研究对于甲醇精馏系统的合理设计、通过设备改造和调整工艺来降低甲醇精馏的能耗、提高甲醇产品质量和收率有突出的现实意义。 现本文通过查阅国内外文献和实际生产中的工艺资料，利用流程模拟软件，使用专有的物性热力学包模拟计算了四塔甲醇精馏工艺流程，并和实际的工艺数据进行了对比，同时对常规甲醇精馏工艺的不同流程的设计参数和操作参数进行了总结和分析，提出了甲