工業(yè)甲醇合成工藝的選擇與優(yōu)化分析案例1.1生產(chǎn)工藝的選擇工業(yè)甲醇合成受合成反應(yīng)的壓力、溫度、合成氣的組成及不同類型催化劑等因素的制約，影響產(chǎn)品的組成，如水、二甲醚、正丁醇等含量，所以它是混合物，也稱粗甲醇。在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，粗甲醇中各成分的沸點(diǎn)列表如下：表2-1按沸點(diǎn)順序排列的粗甲醇組分組分沸點(diǎn)/℃組分沸點(diǎn)/℃組分沸點(diǎn)/℃1.二甲醚-23.711.甲醇64.721.異丁醇101.72.乙醛20.212.乙丙烯醛67.522.正丁醇117.73.甲酸甲酯31.813.正己烷6923.異丁醚122.34.二乙醚34.614.乙醇78.424.二異丙基銅123.75.正戊烷36.415.甲乙酮79.625.正辛烷1256.丙醛4816.正戊醇9726.異戊烷1307.丙烯醛52.517.正庚烷9827.4-甲基戊醇1318.醋酸甲酯54.118.水10028.正戊醇1389.丙酮56.519.甲基異丙酮101.729.正壬烷150.710.異丁醛64.520.醋酐10330.正葵烷174由上表可知，由于粗甲醇中大部分組分含量極少，因此沒必要對(duì)所有組分進(jìn)行定量測(cè)定，但要對(duì)其主要組成范圍有一定的了解，以便采取精制對(duì)策，有必要對(duì)粗甲醇所有組分進(jìn)行定量測(cè)定，但要對(duì)其主要組成范圍有一定的了解，以便采取精制對(duì)策。2.1.1甲醇精餾工藝方法合成工段的粗甲醇產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足許多工業(yè)的使用要求，所以要對(duì)粗甲醇進(jìn)行提純。一般采用精餾的方法，脫除粗甲醇中沸點(diǎn)比甲醇小的物質(zhì)，如烷烴、二甲醚以及其他輕組分;沸點(diǎn)比甲醇大的物質(zhì)，如水、異丁醇等其他重組分。甲醇精餾的生產(chǎn)工藝有很多種，有單塔精餾、二塔精餾和三塔精餾，20世紀(jì)80年代末，為節(jié)省能耗、優(yōu)化工藝、環(huán)保達(dá)標(biāo)，在原工藝的基礎(chǔ)上改進(jìn)為四塔精餾。下面對(duì)單塔精餾、二塔精餾和三塔精餾介紹。1、單塔流程單塔流程是以一個(gè)精餾塔進(jìn)行甲醇分離提純的流程，粗甲醇經(jīng)過進(jìn)料泵加壓由進(jìn)料板進(jìn)入，塔頂和靠近塔頂處某塔板分別分離排出輕組分雜質(zhì)和精甲醇產(chǎn)品，塔底及附近塔板則將重組分和廢水排出。該工藝能耗較高、甲醇收率較低、甲醇產(chǎn)品純度等級(jí)較低。2、雙塔精餾雙塔精餾是利用兩個(gè)精餾塔共同完成甲醇分離提純的流程，粗甲醇經(jīng)過進(jìn)料泵加壓由進(jìn)料板進(jìn)入預(yù)精餾塔，并在其塔頂分離排出輕組分。從其塔底排出的液體經(jīng)過進(jìn)料泵加壓由進(jìn)料板進(jìn)入主精餾塔進(jìn)一步分離提純。產(chǎn)品由主精餾塔上方采出，進(jìn)料板下方若干塔板采出重組分（雜醇油），塔底排出廢水。二塔精餾工藝操作和控制比較簡(jiǎn)單、能耗較大、甲醇收率較低、甲醇產(chǎn)品等級(jí)合格。3、三塔精餾雙效三塔精餾工藝流程有兩個(gè)突出的特征，首先加壓塔和常壓塔可以以一定的比例采出部分精甲醇產(chǎn)品。其次，加壓塔上方以甲醇為主的蒸汽可以為常壓塔再沸器提供熱量，這也是雙效三塔精餾的效益所在。所以該工藝大大減少了能源消耗量，并且甲醇收率較高、環(huán)保達(dá)標(biāo)、甲醇產(chǎn)品等級(jí)優(yōu)良，本設(shè)計(jì)采用此方法進(jìn)行甲醇精餾。1.2工藝流程說明圖2.1三塔精餾工藝流程圖表2-2設(shè)備名稱及代號(hào)匯總E0501預(yù)塔再沸器E0507常壓塔冷凝器V0504排氣液封槽T0502加壓精餾塔P0505常壓塔回流泵E0502預(yù)塔冷凝器E0508雜醇油冷凝器V0505冷凝液槽T0503常壓精餾塔E0503預(yù)塔冷卻器E0509常壓塔再沸器V0507精甲醇槽P0501精甲醇泵E0504加壓塔預(yù)熱器V0501冷凝液槽V0508雜醇油槽P0502預(yù)塔回流泵E0505加壓塔再沸器V0502排氣液封槽V0509殘液槽P0503加壓塔進(jìn)料泵E0506加壓塔冷凝器V0503冷凝液槽T0501預(yù)精餾塔P0504加壓塔回流泵1.粗甲醇(27326.8kg/h、65℃)和濃度為8%NaOH溶液(31.5625kg/h、65℃)經(jīng)預(yù)塔進(jìn)料泵升壓由進(jìn)料板進(jìn)入預(yù)精餾塔,在塔頂處，蒸汽經(jīng)過冷凝器冷凝后進(jìn)入回流槽。2.剩余的不凝氣、輕組分氣體以及未被冷凝的甲醇蒸汽經(jīng)不凝氣冷凝器冷凝過后，甲醇被回收利用,不凝氣排至放空總管,輕組分送至雜醇油罐。3.預(yù)塔回流槽中的甲醇液體經(jīng)回流泵升壓送回預(yù)精餾塔作為回流。4.預(yù)精餾塔塔底液體經(jīng)加壓塔進(jìn)料泵升壓送至加壓塔精餾。在該塔塔頂處，蒸汽先進(jìn)入塔底再沸器,然后進(jìn)入塔頂冷凝器冷凝。冷凝后進(jìn)入回流槽，然后經(jīng)回流泵升壓后分別送往：1.塔頂回流2.作為產(chǎn)品分離3.剩余液體送到預(yù)塔回流罐進(jìn)一步精餾。

5.加壓塔回流槽中累積的少量不凝氣通過排氣液封槽控制并排至放空總管。該塔塔底液體先進(jìn)入加壓塔預(yù)熱器給進(jìn)料供熱，然后送到常壓塔精餾。6.在常壓塔塔頂處，蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后進(jìn)入回流槽.然后經(jīng)回流泵升壓后分別送往：1.塔頂回流,2.作為產(chǎn)品分離,3.剩下的液體送到預(yù)塔回流罐進(jìn)一步精餾。

7.常壓精餾塔進(jìn)料板下方第若干塔板處采出雜醇油，由雜醇油冷卻器冷卻后送往雜醇油罐，塔底液體中甲醇含量檢測(cè)合格后將送往殘液槽進(jìn)行處理。

1.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)該項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)量及規(guī)格如下：表2-3主要產(chǎn)品的數(shù)量、規(guī)格產(chǎn)品名稱產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)模（萬噸/年）產(chǎn)品價(jià)格(元/噸)精甲醇99.95%202100下表是甲醇主要的理化性質(zhì)：表2-4甲醇的理化性質(zhì)熔點(diǎn)沸點(diǎn)相對(duì)密度(水=1)相對(duì)蒸汽密度（空氣=1）燃燒熱臨界溫度臨界壓力飽和蒸氣壓—97.8℃64.7℃0.791.1723KJ/kmol240℃7.95Mpa12.3