甲醇精馏工艺设计设计及计算

2.1 操作条件

1. 粗甲醇组成（wt%）

    精甲醇收率≥99.6%；精甲醇浓度≥99.95%；蒸汽消耗≤1.2吨/吨精甲醇；

循环水消耗≤60吨/吨精甲醇；废水中甲醇含量＜50ppm;

电耗≤4度/吨精甲醇；全塔压降≤8/10/10/10kPa。

3. 粗甲醇进料量

按年30万吨精甲醇计算，而粗甲醇中含甲醇量为90.5%。

年工作日按7200小时计，则精甲醇每小时产量为

300000/7200=41.667 t/h =41667 kg/h

每小时所需粗甲醇的量

41667/0.905=46040.88 kg/h

2.2 预精馏塔工艺计算

2.2.1 物料衡算

1. DSTWU简捷计算

    通过DSTWU简捷计算确定完成分离要求的理论板数和回流比。

图2.1 预塔DSTWU简捷计算流程图

（1）设置模拟参数

① 定义流股条件：

②定义单元模型(Blocks)

定义回流比与最小回流比值(Reflux ratio)   输入-1.2

定义再沸器和冷凝器的压力(Pressure)    Condenser   1.35 bar

                                    Reboiler    1.43 bar

定义轻重关键组分的回收率(Key component recoveries)

             轻关键组分(Light key)：  Comp   CH3OCH3

                                    Recov   0.990

             重关键组分(Heavy key)： Comp   CH3OH

                                    Recov   0.008

定义冷凝器类型(Condenser specifications)：

选择Total Condenser ( Distillate vapor fraction：0 )

3确定物料计算方法

Base method：NRTL-RK

（2）模拟结果

表2.2 预塔模拟结果

表2.3 预塔模拟结果

2.3加压精馏塔工艺计算

2.3.1 物料衡算

1. DSTWU简捷计算

图2.2 加压塔DSTWU简捷计算流程图

（1）设置模拟参数

1定义流股条件

② 定义单元模型(Blocks)

定义回流比与最小回流比值(Reflux ratio)   输入-1.5

定义再沸器和冷凝器的压力(Pressure)    Condenser   800kPa bar

                                    Reboiler    810kPa

定义轻重关键组分的回收率(Key component recoveries)

             轻关键组分(Light key)：  Comp   CH3OH

                                    Recov   0.5

             重关键组分(Heavy key)： Comp   H2O

                                    Recov   0.001

定义冷凝器类型(Condenser specifications)：

选择Total condenser ( Distillate vapor fraction：0 )

③ 确定物料计算方法

Base method：NRTL-RK

（2）模拟结果

表2.4 加压塔模拟结果

表2.5 加压塔塔模拟结果

因此，理论板数取25块，第18块进料，回流比为1.87。

2. RadFrac精确计算

本节主要利用Aspen软件的RadFrac模块对确定回流比和理论板数的加压塔进行精确计算，为加压塔的设计提供设备参数。

图2.5 加压塔精确计算流程图

（1）模拟参数设定

（2）设计规定

变量设定

（3）模拟结果

变量结果

表3.3 加压塔模拟结果

2.3.2 塔径和塔高计算

1. 填料塔设计

（1）精馏段参数设定

（2）提馏段参数设定

2. 填料塔设计模拟结果

（1）精馏段模拟结果

可知精馏段塔径为7.4m，圆整取7.5m

则精馏段填料层高度为  

=6.8m

（2）提馏段模拟结果

可知提馏段塔径为7.441m，圆整后取7.5m

则提馏段填料层高度为  

=2.4m

综上可知，加压塔的塔径为7.5m。

3.填料加压塔核算

（1）精馏段核算参数设定

（2）提馏段核算参数设定

44. 填料加压塔核算结果

（1）精馏段模拟结果

（2）提馏段模拟结果

2.3.3全塔高度的确定

1.全塔填料层总高度

6.4+2.4=8.8m

2. 全塔填料层总压降

=248.5+84.0=332.5Pa

4.填料支承装置

5.液体分布装置

6.全塔高度确定

7.全塔高度

2.4预精馏塔工艺计算

2.4.1物料衡算

1. DSTWU简捷计算

通过DSTWU简捷计算确定完成分离要求的理论板数和回流比。

图2.6常压塔DSTWU简捷计算流程图

（1）设置模拟参数

① 定义流股条件：

②定义单元模型(Blocks)

定义回流比与最小回流比值(Reflux ratio)   输入-1.2

定义再沸器和冷凝器的压力(Pressure)    Condenser   1.35 bar

                                    Reboiler    1.43 bar

定义轻重关键组分的回收率(Key component recoveries)

             轻关键组分(Light key)：  Comp   CH4O

                                    Recov   0.998

             重关键组分(Heavy key)： Comp   WATER

                                    Recov   0.001

定义冷凝器类型(Condenser specifications)：

选择Total Condenser ( Distillate vapor fraction：0 )

③ 确定物料计算方法

Base method：NRTL-RK

（2）模拟结果

③ 确定物料计算方法

Base method：NRTL-RK

（2）模拟结果

表4.2常压塔模拟结果

3.结论

参考文献

专题

英文翻译

附录

致谢