粗甲醇精制

粗甲醇精制

甲醇精馏可分为一塔流程、双塔流程、三塔流程和四塔流程。另外, ICI 公司上世纪80年代末为节省能耗, 还将双塔流程改为四塔流程。一塔流程多用于燃料级甲醇, 其它几种流程多用于生产精甲醇。三塔、四塔流程都是在双塔流程基础上改进的, 其共同点都是首先分离出轻组分, 然后再分离出水和高沸物。

下面以简单的甲醇水分离说明变压精馏的设计（不适用于全部情况）

原料组成及条件如下：

1、加压塔压力的设计

通常，甲醇变压精馏采用加压塔塔顶冷凝器作为常压塔的再沸器使用，因此需保证一定的传热温差，即满足加压力塔冷凝器温度高于常压塔再沸器20度左右（此换热器的传热温差）。在AspenPlus中输入甲醇和水两个组分

选择物性方法为NRTL-RK，查看交互参数。

如果没有交互参数，可通过选择相应Databanks进行获取。

在Property Sets中新建PS-1物性集，选择混合物沸点物性TBUB。

在物性分析项Analysis中新建mix-1集合，选择压力作为自变量压力变化范围1到20atm，组分选择甲醇（也可选择甲醇99.9%和水0.1%），选择建立的物性集PS-1,单击运行分析按钮（Run analysis）。

运行结果：

数据结果

为了满足加压力塔冷凝器温度高于常压塔再沸器20度左右（此换热器的传热温差）此处选择8个大气压左右（加压塔的塔顶压力）。

2、加压塔冷凝器负荷的确定

为了满足能量能够匹配，甲醇加压塔塔顶冷凝器热负荷数值应与常压塔的再沸器匹配，为此

需要调整加压塔塔顶采出量来实现能量匹配。首先建立简洁模型流程（DSTWU模块）

输入数据如下：

运行结果如下

在此基础上建立严格模型模拟，增加流股复制模块（Manipulators中的Dupl模型），增加Radfrac模块（Column中）命名为JYT及相应流股（严格模型塔顶输出流股命名为DJYT，塔底流出物流股命名为BJYT）。

JYT中输入简洁模型（DSTWU）的计算结果作为输入数据

严格模型计算结果

在此基础上，增加常压塔也是先增加一个流股复制器，再增加一个简洁模型计算初始数据，再增加一个严格模型以简洁模型的计算结果作为输入数据。

在此基础上，进行优化。首先增加一个流程选项的设计指定（在FlowsheetingOptions中的DesignSpecs中）命名为DS-1，其中定义两个变量分别是加压塔冷凝器负荷Duty1和常压塔再沸器负荷Duty2，

这里假定2%的热损失，则输入：

通过调节加压塔的塔顶采出来控制负荷分配：

当我们改变了加压塔的参数D:F后需要计算常压塔的D:F，为此我们增加一个流程选项的计算器（在FlowsheetingOptions中的中）命名为C-1，其中定义四个变量分别是加压塔进料摩尔流量FEED、进料的甲醇的摩尔分率CM、加压塔的塔顶采出与进料的摩尔比DF1、常压塔的塔顶采出与其进料的摩尔比DF2。

输入计算公式：DF2=FEED*(CM-DF1)/FEED*(1-DF1)

设定计算顺序为在计算常压塔之前执行此计算器。

计算得到

可将此结果直接输入到流程中，再去掉流程选项的设计指定和计算器。至此加压塔的塔压和塔顶流量等信息均通过计算得出，在此基础上再进行简洁模型计算，之后再经过在严格模型下的优化最终得出最优的设计参数。