发布时间 : 星期一 文章年产30万吨甲醇精致工段工艺设计本科毕业论文更新完毕开始阅读
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言
1.3 甲醇生产问题及改进方向
近年来甲醇技术发展迅速，其中节能降耗和如何提高产品质量是被关注较多。用精馏的方法除去粗甲醇中的杂质，可以制取一定标准的精甲醇。根据甲醇的工业生产情况，将我国和国外精甲醇的质量标准分别列于表5和表6。[5]
1.3.1 生产中进一步要求提高质量
提高甲醇质量与优化精馏过程和粗甲醇的品质相关，而粗甲醇中含有杂质的种类和甲醇质量，又与原料结构、合成气的组成和合成条件有关。当前甲醇合成多采用铜系催化剂的中、低压法，由于反应温度低减少了副反应，因此降低了粗甲醇的杂质含量，为精馏过程创造了有利条件。不论甲醇合成工艺如何改进，粗甲醇中总是含有较多的杂质，需通过精馏方法除去杂质，所以最终决定精甲醇质量的步骤仍在精馏工序。
表5 国内甲醇产品标准
指标 外观
色度（铂-钴）号≤ 密度（20）g/cm2 馏程（101.325Kpa，760mmHg）沸程 蒸馏量，ml 温度范围（包括64.6±0.1℃）℃≥ 高锰酸钾，min≤ 水溶性试验 水分含量，%≤ 游离酸（以HCOOH
计）ppm≤ 游离碱（以NH3计）
ppm≤
羰基化合物（以HCH
计）ppm≤ 蒸发残渣，ppm≤
气味
乙醇含量，%≤ 一级
无色透明液体，无可见
杂质 5
0.791～0.792
64.0～64.5 98以上 0.8 50 澄清 0.10 15 2 20 10
无特殊异臭味
0.01
二级
无色透明液体，无可见
杂质 10
0.791～0.793
64.0～64.5 98以上 1.0 20 澄清 0.15 30 8 50 30
无特殊异臭味
— 三级
无色透明液体，无可见
杂质 15
0.791～0.793
64.0～64.5 98以上 1.5 — — — 50 15 100 50 — — 4
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表6 国外甲醇产品标准
指标
相对密度D2020 馏程（101.325Kpa，760mmHg）沸程
蒸馏量% 纯度%
酸度% 醛酮% 高锰酸钾值min
水分% 不挥发物% 乙醇含量%
美国ASTM 0.7928 <0.15 99.85 <0.003 <0.003 <0.003 >50 <0.1 0.005g/100Ml
美国US Federal
AA 0.7928
— 99.85 — <0.006 >30 <0.1 <0.001 <0.001
日本三菱特级
0.7960 0.2 >99.0 >99.0 0.001N NaOH0.3Ml/50
>60 0.006 0.0003 <0.0008
前苏联TOTC高
级
0.791～0.792
0.8 >99.0 <0.002 <0.001 >100 <0.005 — —
但随着甲醇衍生产品的开拓，对甲醇的质量提出了新的要求。如碳基法合成醋酸，是当前世界上最先进的醋酸工艺，其主要原料为甲醇和一氧化碳。该工艺要求甲醇中含乙醇极少。而在精馏过程中，由于乙醇的挥发度与甲醇比较接近，不易分离。
1.3.2 节能降耗
甲醇是一个高能耗产品，与其姊妹工艺产品氨相似；近年来在原料气制备，净化、合成工艺及设备、控制等诸多方面技术进步很快，使产品能耗不断下降，显著提高了能源利用效率。但它毕竟是高能耗产品、如何进一步降低其单位产品能耗，始终是技术进步要执着探求的首要课题。
甲醇生产最终工序精馏的能耗要占总能耗的10％～20％。近年来精馏部份的实际能耗相对稳定，故随着甲醇生产总能耗的下降，精馏部份所占比例反而上升。精馏工艺是石油、化工工业中耗能大的单元操作之一，一直是被密切关注的重要节能课题。显然，在追求降低甲醇生产总能耗的同时对降低精馏的能耗亦不容忽视。另外，在粗甲醇精馏过程中、在保证甲醇质量的前提下，提高甲醇的收率。
上述两方面的要求相互制约，精馏需耗能，提高产品质量可能使精馏过程复杂化，结果增加了能耗和降低了产品收率：反之，片面强调降低精馏能耗，有可能难以全部满足精馏操作条件而降低了产品质量；工业上探寻的正是解决这一矛盾。
1.3.3 设备的设计与改造
甲醇精馏系统传统设计均为板式塔。用到的塔板型式一般有多种，如浮阀塔板塔、
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沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言
固阀塔、垂直筛板塔等等。浮阀塔板效率高分离精度好，浮阀塔板的形式多种多样，应用到甲醇精馏上很普遍，其它的几种塔盘在国内甲醇行业多有应用。
随着甲醇生产的大型化，甲醇精馏塔也是越来越大，近20年国内规整填料作为分离部件在中、低压操作系统上大量采用，国内大型甲醇(10万吨以上)新上项目大多采用填料为主要的分离部件，另外国内需要扩产改造的甲醇项目也很多，应用填料塔技术对现有的板式塔甲醇精馏系统进行改造也屡见不鲜。[6]
1.4 甲醇精制过程的研究现状
1.4.1 甲醇精制过程的模拟研究
早期的甲醇精制过程研究，大都是研究者自己先把甲醇精制流程进行合理的单元操作模拟，然后自己开发各个单元操作模块的模拟计算程序，再采用相应的策略对整个甲醇精制流程进行模拟计算。近年来,随着大型化工流程模拟计算软件的推广使用，甲醇精制过程也逐渐采用现有的流程软件来进行模拟技术、优化操作、优化设计等。而对甲醇精制流程中某些特定的单元操作模块的模拟计算，如甲醇精制塔则大都采用编程扩展的形式进行模拟分析。[7]
1.4.2 Aspen软件在化工流程模拟的应用
Aspen Plus是美国Aspen公司于80年代初推向市场的适用型化工流程拟软件。这套系统功能齐全、规模庞大，目前己广泛用于化工、炼油、石油化工、气体加工、煤炭、医药、冶金、环境保护、动力、节能、食品等许多工业领域,它用严格和最新的计算方法，进行化工单元和全流程的模拟运算。[8]
其中，浙江大学化工学院联合反应研究所谢扬、沈庆扬应用Aspen Plus化工模拟系统中RADFRAC精馏模块对聚乙烯醇生产工艺中甲醇一水分离塔进行模拟,模拟结果与实际工艺吻合并找到最灵敏的操作参数，可用于指导生产。中国石化北京设计院把Aspen Plus软件应用于炼油厂污水处理工艺过程不同设计阶段中。该所一系列的研究为减少环境污染、取得了良好的经济效益及社会效益做出了重要贡献。[9]
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沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 生产流程设计论证
第二章 生产流程设计论证
2.1 粗甲醇精馏
2.1.1 精馏技术简述
甲醇精制时受催化剂选择性的限制，且受精制压力、温度、精制气组成等因素的影响，在生产甲醇时还伴随着一系列的副反应，其产品系主要由甲醇及水、有机杂质等组成的混合溶液。通常以甲醇作为原料生产下游产品对甲醇的纯度均有一定的要求，有的影响催化剂使用寿命，有的影响下游产品的质量或能耗，因而需要对甲醇进行提纯。[10]
2.1.2 精馏方案确定
精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广泛的液体混合物的分离操作。粗甲醇的精馏有两种流程，即两塔流程和三塔流程。这两种流程在甲醇精馏中都是比较成熟的。[11]
图1 甲醇双塔工艺流程图
粗甲醇双塔精馏流程如图1，第一塔为预精馏塔，第二塔为主精馏塔，二塔再沸器的热源均为低压蒸汽。预精馏塔用以分离轻组分（二甲醚等）和溶解的气体（氢气、一氧化碳、二氧化碳等），塔顶取出的气体包括不凝性气体、轻组分、水蒸汽以及甲醇，经过冷凝，大部分水分和甲醇回流入塔。主精馏塔主要除去的组分包括乙醇、水
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