塔塔顶生成低压高纯度的甲醇气体，进入常压塔冷凝器降温冷凝后一部分回流到塔内，一部分作为产品冷却后送往储槽，常压塔塔底残液再做处理。
可见，对于三塔精馏过程，两个主精馏塔的塔板数总和比双塔精馏主塔的塔板数增多了很多，自然而然分离的效率提高了很多，但能量的消耗反而降低了。但是对加压塔的设备要求却提高了，长远来看，总的效益还是很明显的。
表2.1 三种类型的塔对比表
项目 运行操作 产品质量 能量消耗 产品适合方向
单塔精馏 运行简单 相对于粗甲醇得到了很
好的提高
相对较低 获得燃料级甲醇
双塔精馏 运行相对简单、稳定 可以获得比较优质的精
甲醇 能量消耗很高，而且热
能的利用率低
三塔精馏 运行比较复杂 可以得到高纯度的精甲
醇 相对于双塔精馏节约很
多热能
可以满足下游产品生产对甲醇高纯度的要求
2.2 精馏设备的选择
甲醇精馏段工序的主要设备包括：精馏塔、泵、冷凝器、再沸器、冷却器、贮槽等。 2.2.1 精馏塔的介绍和选择
对于精馏工序来说，精馏塔是是该工序进行的重要条件，设计性能良好的精馏设备，必然可以为精馏过程创造良好的条件。精馏塔的优劣直接影响到了生产装置中产品的质量、产品的回收率、生产能力以及污水处理等环保问题。可见设计好的精馏塔是保证工序的优先条件。
塔设备可以分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡状、泡沫状、蜂窝状、或者喷射形式穿过板上的液层，进行传质、传热。在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属于逐级接触逆流操作过程。
填料塔里装有一定高度填料层，液体从塔顶沿着填料表面往下流，气体逆流向上流，气、液两相接触密切来进行传质和传热。在正常的情况下，气相是连续相，液相是分散相，气相的组成为连续变化，属于微分接触逆流操作过程。
在工业生产中，一般情况下，当处理物料量很大时多采用板式塔，塔径在0.8m以下时一般采用填料塔。根据本设计，年产量28万吨精甲醇，物料量比较大，应该采用板式塔。
针对板式塔，其塔板类型按照塔内气、液的流动方式，可将塔板分为错流塔板和逆流塔板两大类。逆流板也称穿流板，板上不用设降液管，气、液两相同时从板上孔道逆向穿流过，。其中栅板和淋降筛板都属于逆流塔板。这类塔板虽然结构简单，板面利用率也高，但是需要有较高的气速才能够维持板上的液层，操作范围较小，分离效率也很低，工业上用得很少。可见本设计需要用错流塔板。
在几种主要的错流塔板中，最早应用的是泡罩塔，而目前使用最广泛的是筛板塔和浮阀塔。
泡罩塔作为应用最早的一类气液传质设备，长期以来人们对其性能就做了比较充分的研究，而且在工业上积累了丰富的实践经验。它的每层塔板上开着若干个小孔，孔上还焊有短管来作为上升气体通道，称之为升气管。升气管的上面覆盖着泡罩，泡罩的下部周边还开有许多的齿缝。齿缝一般含有矩形、梯形和三角形三种，常用的为矩形。泡罩在塔板上面作等边三角形。化工厂广泛使用的圆形泡罩主要结构参数已经系列化。在操作时，上升气体在通过齿缝进入液层时，被分散成了许多细小的气泡或者流股，在塔板上形成鼓泡层和泡沫层，这样为气液两相提供了大量的传质界面。综上所述可以概括泡罩塔的优点为：因为升气管高出了液层，不容易发生漏液的现象，可见有较好的操作弹性，也即当气液流量有较大的波动时，仍然能够维持几乎恒定的板效率；泡罩塔塔板不容易堵塞，适合处理各种物料。其缺点为：塔板的结构复杂，金属量消耗比较大，造价比较高；塔板的压降比较大，兼因雾沫夹带现象比较严重，极大的限制了气速的提高，致使塔的生产能力和板效率均比较低。但是目前仍有采用的工厂。
筛板塔的塔板上开有很多均匀分布的筛孔，孔径一般为3至8毫米，筛孔在塔板上成三角形排列。塔板上还设有溢流堰，使塔板上能够维持一定厚度的液层。在操作时，上升的气流通过筛孔进而分散成细小的流股，从塔板液层中鼓泡而出，气液间密切接触来进行传质。正常操作的气速下，通过筛孔上升气流，应该能阻止液体流经筛孔向下泄露。综上所述可见筛板塔的优点为：结构比较简单，其造价低廉，气体的压降比较小，板上的液面落差也比较小，生产能力和塔板效率均比泡罩塔高些。但主要缺点是：操作的弹性比较小，筛孔小时容易堵塞。近些年来采用大孔径的筛板可以避免堵塞，而且由于气速提高，生产能力大大增加。由于过去对于筛板塔的性能研究并不充分，认为操作不易稳定，所以没有普遍采用，直到20世纪的50年代初，对筛板塔结构和性能作了较充分的研究，认识到了只要设计合理和操作正确，同样可以获得较满意的塔板效率，以及可观的操作弹性，所以近年来筛板塔的应用又日渐广泛。
浮阀塔在20世纪50年代的初期就在工业上开始推广使用，因为其兼有泡罩塔和筛板塔的优点，所以成为了国内应用最为广泛的塔型，特别是在石油方向、化学工业中使用最为普遍，对它的性能研究也比较充分。浮阀塔板结构的特点是在其塔板上开有很多大孔（其标准的孔径为39mm），每个孔上还装有一个能够上下浮动的阀片。其中浮阀的形式有很多，目前我国已经采用的浮阀有五种，但最常用的浮阀形式为F1型、V-4型两种。其中F1型浮阀塔的阀片的本身有三条“腿”，将其插入阀孔后，各腿底脚扳转90°角，用来限制操作时阀片在板上升起来的最大高度；阀片的周边又冲出三块稍微向下弯的定距片。当气速很低的时候，靠这三个定距片可以使阀片与塔板呈点接触坐落在阀孔上，塔板与阀片始终保持着2.5mm的开度供气体比较均匀的流过，避免阀片启闭不均与的脉动现象。塔板与阀片的点接触也可以防止停工后板面与阀片的黏结。在操作时，由阀孔上升气流，经过阀片与塔板间间隙而和板上横流的液体接触。浮阀开度随着气体负荷而改变。当它气量很小时气体仍然能够通过静止开度的缝隙来鼓泡。综上可见F1型浮阀塔的优点为：结构很简单，制造比较方便，而且节省材料、性能良好，被广泛应用于化工及炼油生产当中，现在已经列冲制，每个阀的质量约为33g；轻阀采用的是厚度为1.5mm的薄板冲制，每个阀的质量约为25g。一般的情况下都采用的是重阀，只是在处理量很大，并且要求压强降很低的系统才用轻阀。对于V-4型浮阀塔的特点是阀孔冲成向下面弯曲的文丘里形，来减少气体通过浮阀塔板时的压强降。阀片除了腿部相应加长以外，其余的结构尺寸与F1型轻阀无异。可见V-4型浮阀适合于减压系统。
可见浮阀塔的优点明显：第一，生产能力大。因为浮阀塔板既有较大开孔率，所以它的生产能力比泡罩塔大20%至30%，与筛板塔相近。第二，操作弹性大。因为阀片可以自由的升降来适应气量的变化，所以维持正常的操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔和筛板塔都要宽。第三，塔板的效率高。因为上升气体以水平方向吹入的液层，所以气液接触时间较长，而雾沫夹带量比较小，板效率较高。第四，气体的压强降及液面落差比较小。因为气液流过浮阀塔板时遇到的阻力比较小，所以气体压强降和板上的液面落差都比泡罩塔板小。第五，塔的造价低。因为构造简单，容易制造，浮阀塔的成本造价一般为泡罩塔的60%至80%，为筛板塔的120%至130%。但是浮阀塔不宜与处理容易结焦和黏度大的系统，但是对于黏度稍微大些及有一般聚合现象的系统时，浮阀塔也能够正常操作。
综上所述，本设计粗甲醇的精馏中，三个塔均采用F1型重阀浮阀塔。 2.2.2 其他部分设备的介绍
精馏装置所附属的设备主要为各种形式的换热器和一些泵。其中包括塔底原料液的再
沸器、塔顶蒸汽的冷凝器、原料液的预热器和产品的冷却器等。这些附属设备中，再沸器和冷凝器为保证精馏工序的正常连续稳定操作是必不可少的两类换热器设备。
再沸器其作用可将塔内最后一块板下的原料液加热，使液体升温至沸点发生汽化为蒸汽继续上升，提供上升气流，保证塔板的气液相进行传质。
冷凝器其作用正好相反，将蒸汽进行冷凝为液体，部分或者全部冷凝液参与回流，提供精馏塔内下降的液流，保证气液相传质。而部分冷凝器是为了冷却产品。
第三章 工艺计算
3.1 物料衡算
已知：年产28万吨甲醇，每年以320个工作日计 精甲醇的甲醇质量含量为99.95%，
要求生产精甲醇36.46t/h，粗甲醇的组成如表3.1。
成分 组成/%
CH3OH 93.98
表3.1 粗甲醇组成表 (CH3)2O 0.20
C4H9OH 0.02
H2O 5.80
合计 100
3.1.1 预精馏塔的物料衡算
（1）进料 A 粗甲醇：
B 碱液：为了防止工艺管路和设备的腐蚀，先以8%的氢氧化钠溶液和粗甲醇中的酸性物质反应，使其呈弱碱性，每吨精甲醇的耗碱量按0.1kg计算
则消耗纯氢氧化钠：0.1×36.46≈3.646kg/h 换成碱液：3.646÷8%＝45.575kg/h
C 软水：软水的加入量按精甲醇的20%计，那么需要补加软水：
36460×20%－132.5568×92%≈7170.05kg/h
以上计算结果如表3.2。
表3.2 预塔进料组成表
物料量：kg/h 粗甲醇
CH3OH 36460
H2O 2250.14
NaOH
(CH3)2O 77.59
C4H9OH 7.76
合计 38795.49
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