毕业论文--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