甲醇水溶液精馏塔工艺设计毕业论文.doc

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

2、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 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3 2塔板数确定.2.1理论板层数的求取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32.1.3求操作线方程42.2实际板层数的求取4 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84精馏塔的塔体工艺尺寸计算94.1塔径的计算8 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135.1.1堰长135.1.2溢流堰高度.15.1.3弓形降液管宽度和截面积135.1.4降液管底隙高度14 提馏段5.2溢流装置计算145.2.1堰长.145.2.

3、2溢流堰高度.145.2.3弓形降液管宽度和截面积15 5.2.4 降液管底间隙高度.5.3塔板布置16 精馏段5.3.1塔板的分块165.3.2边缘区宽度确定165.3.3开孔区面积计算165.3.4筛孔计算及排列16 提馏段5.3.5塔板的分块175.3.6边缘区宽度确定175.3.7开孔区面积计算175.3.8筛孔计算及排列.176塔板的流体力学验算18 精馏段6.1塔板压降186.1.1干板阻力计算186.1.2气体通过液层的阻力计算186.1.3液体表面张力的阻力计算186.2液面落差196.3液沫夹带196.4漏液196.5液泛20 提馏段6.6塔板压降206.6.1干板阻力计算206.6.2气体通过液层的阻力计算216.6.3液体表面张力的阻力计算216.7液面落差216.8液沫夹带.216.9漏液.22 6.10液泛.22 7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29 7.10液泛线.8筛板塔设计

4、计算结果319 辅助设备及选型.33 9.1原料储罐 .33 9.2 产品储罐.33 9.3 塔顶全凝器. 9.4 塔底再沸器.34 9.5 精馏塔.35 9.6 接管尺寸计算.36 9.6.1 塔顶蒸气出口管的直径.36 9.6.2 回流管的直径.36 9.6.3 进料管的直径.36 9.6.4 塔底出料管的直径.37 9.7 泵的计算.3710. 参考文献.38 绪论甲醇性质 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美元/吨）。一旦出现市场供过于求的局面，国内甲醇价格有可能要下跌到约2000元/吨，甚至更低。这对产能规模小、单位产能投资较高的国内大部分甲醇生产企业来讲会压力剧增。而我国大部分甲醇生产以煤为原料，气

5、化装置规模有限和占地面积大的先天缺陷制约着甲醇生产装置向大型化发展。同时近年来煤炭价格的大幅度上涨对本来还具有一定成本优势的煤基甲醇产生较大影响，再加上煤基甲醇大多建在西部地区，运输费用较高。尽管我国已成为最主要的甲醇生产国，但目前国内甲醇生产企业还属内向型企业，产品几乎全部面向国内市场，建设项目的市场分析和决策几乎也全部依赖于国内市场，出口量微乎其微，根本无暇顾及到国际市场上的需求和变化，因此甲醇有着很大发展空间，目前，甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途。甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化率较高，发酵速度快，无毒性，价格便宜。甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。甲醇是容易输送的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，用它作为汽油添加剂可起节约芳烃，提高辛烷值的作用，汽车制造也将成为耗用甲醇的巨大部门，甲醇的消费

6、已超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。特别是随着能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补燃料之称，需用量十分巨大。（注：下标A表示CH3OH ， 下标B表示H2O)1 精馏塔的物料衡算1.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量 =32.04kg/kmol水的摩尔质量 =18.02kg/kmol1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量=0.28932.04+(1-0.289) 18.02=22.07kg/kmol=0.88632.04+(1-0.886) 18.02=30.16kg/kmol=0.00632.04+(1-0.006) 18.02=18.10kg/kmol1.3 物料衡算原料处理量: 根据回收率： = xdD/(xfF)=99%代入数据得： D=82.33kmol/h 由总物料衡算：F= D+W以及: xfF= xd D+Wxw容易得出： W=166.88kmol/h2 塔板数的确定2.1 理论板层数的求取因为甲醇与水属于理想物系，可采用图解法求解（见相平衡图 ）2.1.1 求最小回流比及操作回流比泡点进料： 故最小回流比为=取操作回流比为R=2=20.547=1.094.2.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 2.1.3 求操作线方程精馏段操作线方程为=+=+=0.523+0.413 （a）提馏段操作线方程 2.2 实际板层数的求取由图解法求得 精馏塔的理论塔板数为 =8 (包括再沸器)

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