甲醇水溶液精馏塔工艺设计

-1-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-2-目录1精馏塔的物料衡算...................................21.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率............................21.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量....................21.3物料衡算................................................32塔板数确定.........................................2.1理论板层数TN的求取.....................................32.1.1求最小回流比及操作回流比...........................32.1.2求精馏塔的气、液相负荷.............错误!未定义书签。2.1.3求操作线方程.......................................42.2实际板层数的求取........................错误!未定义书签。3精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算3.1操作压力................................................53.2操作温度................................................53.3平均摩尔质量计算........................................53.4平均密度计算............................................63.5液体平均表面张力的计算..................................83.6液体平均粘度............................错误!未定义书签。4精馏塔的塔体工艺尺寸计算............................94.1塔径的计算..............................错误!未定义书签。4.1.1精馏段塔径计算......................................4.1.2提馏段踏进计算.....................................4.2精馏塔有效高度的计算...................................125塔板主要工艺尺寸的计算................................13精馏段5.1溢流装置计算............................错误!未定义书签。5.1.1堰长Wl.............................错误!未定义书签。5.1.2溢流堰高度Wh......................................1-3-5.1.3弓形降液管宽度dW和截面积fA.......错误!未定义书签。5.1.4降液管底隙高度0h...................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Wl...........................................错误!未定义书签。5.2.2溢流堰高度Wh.....................................错误!未定义书签。5.2.3弓形降液管宽度dW和截面积fA.......错误!未定义书签。5.2.4降液管底间隙高度0h..............................5.3塔板布置................................错误!未定义书签。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!未定义书签。6塔板的流体力学验算........................错误!未定义书签。精馏段6.1塔板压降................................错误!未定义书签。6.1.1干板阻力ch计算.....................错误!未定义书签。6.1.2气体通过液层的阻力1h计算...........错误!未定义书签。6.1.3液体表面张力的阻力h计算..........错误!未定义书签。6.2液面落差................................错误!未定义书签。-4-6.3液沫夹带................................错误!未定义书签。6.4漏液....................................错误!未定义书签。6.5液泛...................................................20提馏段6.6塔板压降...............................................206.6.1干板阻力ch计算....................................206.6.2气体通过液层的阻力1h计算..........................216.6.3液体表面张力的阻力h计算.........................216.7液面落差...............................................216.8液沫夹带...............................................216.9漏液...................................................226.10液泛...............................................227塔板负荷性能图............................................23精馏段7.1漏液线.................................................237.2液沫夹带线.............................................247.3液相负荷下限线.........................................257.4液相负荷上限线.........................................257.5液泛线.................................................25提馏段7.6漏液线.................................................277.7液沫夹带线.............................................287.8液相负荷下限线.........................................297.9液相负荷上限线.........................................297.10液泛线...............................................8筛板塔设计计算结果................................319辅助设备及选型....................................339.1原料储罐......................................33-5-9.2产品储罐.............................................339.3塔顶全凝器........................................9.4塔底再沸器.....................................349.5精馏塔.........................................359.6接管尺寸计算..........................369.6.1塔顶蒸气出口管的直径Vd.....................369.6.2回流管的直径Rd...............................369.6.3进料管的直径Fd...............................369.6.4塔底出料管的直径Wd............................379.7泵的计算............................................3710.参考文献........................................3811评述............................................39致谢...............................................41-6-绪论甲醇生产现状甲醇性质目国内甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的约占到78%；单位产能投资高，约为国外大型甲醇装置投资的2倍，导致财务费用和折旧费用高。这些都影响成本。据了解，我国有近200家甲醇生产企业，但其中10万吨/年以上的装置却只占20%，最大的甲醇生产装置产能也就是60万吨/年，其余80%都是10万吨/年以下的装置。根据这样的装置格局，业内普遍估计，目前我国甲醇生产成本大约在1400元~1800元/吨（约200美