内容发布更新时间 : 2024/11/8 0:28:27星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

年产量4.4万吨甲醇水溶液的精馏工艺设计

摘要

甲醇最早由木材和木质素干馏制的，故俗称木醇，这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。无色、透明、高度挥发、易燃液体。略有酒精气味。分子式 C-H4-O。近年来，世界甲醇的生产能力发展速度较快。甲醇工业的迅速发展，是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。由甲醇转化为汽油方法的研究成果，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。近年来碳一化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。 目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化,总体的趋势是走高。随着原油价格的进一步提升，作为有机化工基础原料—甲醇的价格还会稳步提高。国内又有一批甲醇项目在筹建。这样，选择最好的工艺利设备，同时选用最合适的操作方法是至关重要的。

本计为分离甲醇－水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐，设计对其生产过程和主要设备进行了物料衡算、塔设备计算、热量衡算、换热器设计等工艺计算。

关键字：精馏 泡点进料 物料衡算

I

目录

绪论..................................................1

1精馏塔的物料衡算 .................................5

1.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率............................5 1.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量....................5 1.3物料衡算................................................5

2塔板数确定...........................................6

2.1理论板层数NT的求取.....................................6

2.1.1求最小回流比及操作回流比...........................7 2.1.2求精馏塔的气、液相负荷.............................7 2.1.3求操作线方程.......................................7 2.2实际板层数的求取........................................7

3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算.................8

3.1操作压力................................................8 3.2操作温度................................................8 3.3平均摩尔质量计算........................................9 3.4平均密度计算............................................9

精馏段

3.4.1气相平均密度计算..................................10 3.4.2液相平均密度计算..................................10 提馏段

3.4.3气相平均密度计算..................................10 3.4.4液相平均密度计算..................................11

3.5液体平均表面张力的计算 ................................. 11 3.6液体平均粘度 ........................................... 12

4精馏塔的塔体工艺尺寸计算.......................... 12

4.1塔径的计算 ............................................. 12 4.1.1精馏段塔径计算....................................12 4.1.2 提馏段踏进计算...................................14

II

4.2精馏塔有效高度的计算...................................14

5 塔板主要工艺尺寸的计算..........................15

精馏段

5.1溢流装置计算...........................................错误！未定义书签。

5.1.1堰长lW...........................................错误！未定义书签。

5.1.2溢流堰高度hW.....................................15 5.1.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af......................错误！未定义书签。

5.1.4降液管底隙高度h0.................................错误！未定义书签。 提馏段

5.2溢流装置计算...........................................错误！未定义书签。

5.2.1堰长lW...........................................错误！未定义书签。

5.2.2溢流堰高度hW.....................................错误！未定义书签。

5.2.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af......................错误！未定义书签。

5.2.4 降液管底间隙高度h0..............................17

5.3塔板布置...............................................18 精馏段

5.3.1塔板的分块........................................错误！未定义书签。

5.3.2边缘区宽度确定....................................错误！未定义书签。

5.3.3开孔区面积计算....................................错

III

误！未定义书签。

5.3.4筛孔计算及排列 .................... 错误！未定义书签。

提馏段

5.3.5塔板的分块 ........................ 错误！未定义书签。 5.3.6边缘区宽度确定 .................... 错误！未定义书签。 5.3.7开孔区面积计算 .................... 错误！未定义书签。

5.3.8筛孔计算及排列.....................................错误！未定义

6塔板的流体力学验算........................................ 20

精馏段

6.1塔板压降 ............................................... 20

6.1.1干板阻力hc计算 .................................... 20 6.1.2气体通过液层的阻力h1计算 .......................... 20 6.1.3液体表面张力的阻力h?计算 ......................... 20 6.2液面落差 ............................................... 21 6.3液沫夹带 ............................................... 21 6.4漏液 ................................................... 21 6.5液泛 ................................................... 22 提馏段

6.6塔板压降 ............................................... 22

6.6.1干板阻力hc计算 .................................... 22 6.6.2气体通过液层的阻力h1计算 .......................... 23 6.6.3液体表面张力的阻力h?计算 ......................... 23 6.7液面落差...............................................23 6.8液沫夹带...............................................23 6.9漏液...................................................24

6.10液泛..................................................24

7塔板负荷性能图 ............................................ 25

IV

精馏段

7.1漏液线 ................................................. 25 7.2液沫夹带线 ............................................. 26 7.3液相负荷下限线 ......................................... 26 7.4液相负荷上限线 ......................................... 27 7.5液泛线 ................................................. 27 提馏段

7.6漏液线 ................................................. 29 7.7液沫夹带线 ............................................. 30 7.8液相负荷下限线 ......................................... 31 7.9液相负荷上限线 ......................................... 31 7.10液泛线 .............................................32

8筛板塔设计计算结果 ............................... 33

9 辅助设备及选型...........................................35

9.1原料储罐 ..............................................35 9.2 产品储罐..............................................35 9.3 塔顶全凝器............................................36 9.4 塔底再沸器..........................................36 9.5 精馏塔..............................................37 9.6 接管尺寸计算 ......................................37 9.6.1 塔顶蒸气出口管的直径dV......................37 9.6.2 回流管的直径dR...............................37 9.6.3 进料管的直径dF...............................38 9.6.4 塔底出料管的直径dW............................38 9.7 泵的计算...........................................39

10. 参考文献........................................40 11 评述.............................................40

12 主要符号说明..................................41

致谢................................................43

V