55万吨年甲醇精馏工段工艺设计―预精馏塔工艺设计及分析

55万吨/年甲醇精馏工段工艺设计—预精馏塔工艺设计及分析i摘要甲醇是C1化工中特别重要的一个基本有机产品，在生产和设计的过程中，甲醇精馏系统是甲醇生产的极为关键的组成部分。结合实际的流程工艺数据和装置运行资料，并且应用模拟软件AspenPlus对甲醇精馏系统进行模拟、分析、对比，为工艺厂家的流程选择和各设计单位的工艺设计提供基础研究和工程支持。本设计是关于甲醇精馏的工段及其预塔塔设备的设计。文中详细介绍了甲醇精馏的流程、分类等，着重介绍了四塔流程。按照课程设计任务书上的要求，文中具体内容包括：甲醇及精馏的相关内容；甲醇精馏流程介绍；精馏全流程的物料衡算；Aspen对全流程的模拟及分析；预精馏塔的塔设备计算及塔附件选型等。关键词：甲醇精馏；四塔流程；预塔设计；AspenPlus流程模拟安徽建筑工业学院本科生毕业设计(论文)iiAbstractMethanolisparticularlyimportantintheC1chemicalindustryofabasicorganicproducts,intheproductionanddesignprocess,themethanoldistillationsystemiscriticalmethanolproductionpart.Processwiththeactualprocessdataanddeviceoperatingdata,andapplicationofsimulationsoftwareAspenPlussimulationmethanoldistillationsystem,analysis,comparison,selectionprocessforprocessmanufacturersandthedesignunitsofstudyprovidethebasisforprocessdesignandengineeringsupport.Thisdesignisonthemethanoldistillationsectionintheirpre-Tataequipmentdesign.Thispaperdescribestheprocessofmethanoldistillation,classification,focusingonfourtowerprocess.Curriculumdesigntasksinaccordancewiththerequirementsofthebook,thespecificcontentofthetextinclude:methanolanddistillationofrelevantcontent;methanoldistillationprocessintroduction;distillationofthewholeprocessmaterialbalance;Aspenonthewholeprocessofsimulationandanalysis;pre-distillationtowerandtoweraccessoriesselectiondevicecalculates.Keywords：Methanoldistillation;Four-columnprocess;Pre-runcolumndesign;AspenPlusprocesssimulation55万吨/年甲醇精馏工段工艺设计—预精馏塔工艺设计及分析iii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。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。精馏是甲醇生产中的一个重要的化工单元操作，直接关系到产品的质量、环境保护、能耗和生产成本等问题，所以节省精馏过程中的能耗和水耗是推动甲醇生产进一步发展的重要技术环节，越来越引起人们的重视。化工企业生产中精馏、吸收、冷冻等等单元操作都离不开水，因此节约用水，成为企业的当务之急，同时这也是建设节约型社会的需要。甲醇精馏是甲醇生产装置的最后一道工序，其能耗约占甲醇生产总能耗的20％左右，甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量，因此选择适合企业生产需要的精馏技术，是降低成本、节能降耗、提高企业经济效益和市场竞争力的重要举措。本文主要对于单塔、双塔、三塔和四塔的甲醇精馏工段的流程研究，总结出四塔精馏有明显的优势。甲醇四塔精馏虽然设备一次性投资很高，但是无论是甲醇回收率还是操作费用都大大降低。因此，四塔精馏流程分离甲醇合理、可靠且具有较强的实用价值。安徽建筑工业学院本科生毕业设计(论文)iv目录摘要.............................................................................................................iAbstract......................................................................................................ii前言...........................................................................................................iii第一章文献综述......................................................................................11.1课题的工艺背景...........................................................................11.1.1课题的提出...............................................................................11.1.2国内外发展现状........................................................................11.1.3课题的研究目标........................................................................21.2甲醇的简介...................................................................................21.2.1甲醇产品的性质与用途.............................................................21.2.2甲醇的生产工艺........................................................................31.3甲醇精馏原理...............................................................................31.3.1预精馏塔的作用........................................................................31.3.2加碱对甲醇精馏的改善.............................................................41.3.3萃取精馏在甲醇精馏中的应用...................................................51.3.4加压塔的节能效应....................................................................51.3.5回流比的选择...........................................................................51.3.6甲醇精馏塔的选择....................................................................61.4甲醇的精馏过程...........................................................................61.4.1工艺流程概述...........................................................................61.4.2甲醇精馏的典型工艺流程..........................................................655万吨/年甲醇精馏工段工艺设计—预精馏塔工艺设计及分析v1.4.3工艺流程的选择[14]..................................................................101.4.4影响精馏操作的因素与调节[15].................................................111.5AspenPlus工艺流程模拟...........................................................141.5.1AspenPlus软件的发展史..........................................................141.5.2AspenPlus的独特优势.............................................................141.5.3AspenPlus工艺流程模拟..........................................................17第二章甲醇精馏工段物料衡算............................................................192.1操作条件.....................................................................................192.2甲醇精馏工段物料衡算[16].........................................................192.2.1预塔的物料衡算......................................................................202.2.2加压塔的物料衡算..................................................................232.2.3常压塔的物料衡算..................................................................262.2.4回收塔