甲醇和水筛板精馏塔分离

摘要摘要 本次设计采用板式精馏塔（筛孔塔） 分离甲醇水溶液。采用筛 板精馏塔，进行甲醇-水的分离。明确设计条件后确定设计方案以及设 计步骤。首先进行精馏塔的工艺设计，做全塔物料衡算求气液流量， 利用 excel 求实际回流比为，操作线方程，实际塔板数以及塔径。其 次进行塔板工艺尺寸的计算，分别求出精馏段和提馏段的堰高、弓降 液管的宽度和横截面积、降液管底隙高度再确定塔板上筛孔数目，并 采用正三角形排列。对塔板的流体力学性能验算检验均符合要求。最 后确定精馏塔的结构中的人孔、管道、封头、筒体、支座等的尺寸； 以及附属设备冷凝器、预热器，泵的型号。 关键词关键词板式精馏塔；甲醇--水；设计计算 I / 54 AbstractAbstract The design uses a float valve column（sieve tower）to separate methanol – water. After understanding the conditions of design, we need to list the design steps. First of all, designing the distillation process .In this step, we calculated the liquid and vapor flow by whole tower material balance equation, got actual reflux ratio by excel ,acquired operating line equation, and foundtheactualplatenumberandthecolumndiameter round .Second, calculating processdimensions for plates. Checking on the tray hydrodynamics test are in line with requirements. Finally, finding proper distillation manhole structure, pipes, head, cylinder, bearings and other dimensions; and ancillary equipment condensers, heater, pump model. KeywordsKeywords Plate distillation column; methanol - water; design calculations II / 54 摘要 I AbstractⅡ 引言 1 第 1 章设计条件及任务 2 1.1 设计条件 2 1.2 设计任务 2 第 2 章设计方案的确定 3 2.1 操作条件的确定 3 2.1.1 操作压力 3 2.1.2 进料状态 3 2.1.3 加热方式 3 目录目录 III / 54 2.2 确定设计方案的原则 4 2.2.1 满足工艺和操作的要求 4 2.2.2 满足经济上的要求 4 2.2.3 保证安全生产 4 第 3 章精馏塔的工艺设计 5 3.1物料衡算 5 3.2 实际回流比 5 3.2 .1 相平衡曲线的确定 5 3.2.2 操作线方程的建立 6 3.3 理论塔板数的确定 8 3.4 实际塔板数的计算 13 3.4.1 总板效率 ET的计算 13 3.4.2 实际塔板数的计算 14 3.5 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 12 3.5.1 操作温度的确定 15 3.5.2 操作压强的确定 15 3.5.3 气体密度的计算16 3.5.4平均密度的计算 16 3.5.5 表面张力的计算 17 3.5.6 液体平均粘度计算 19 3.6 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 19 第 4 章塔板工艺尺寸的计算 22 4.1 精馏段以及提留段塔板工艺尺寸的计算 22 IV / 54 4.1.1 堰高的计算 22 4.1.2 降液管底隙高度 h o 的计算 23 4.1.3 弓降液管的宽度和横截面积的计算 20 4.2 塔板的分布及筛孔排列 20 4.2.1 塔板分布 20 4.2.2 筛孔排列 21 4.3 筛板的流体力学性能检验 22 4.3.1 塔板压降 22 4.3.2 液沫夹带 28 4.3.3.漏液 28 4.3.4 液泛 28 4.4 塔板负荷性能图 29 4.4.1 漏液线 29 4.4.2 液沫夹带线 31 4.4.3 液相负荷下限线 31 4.4.4 液相负荷上限线 32 4.4.5.液泛线 32 第 5 章板式塔的结构 31 5.1 塔体结构 31 5.1.1 塔顶空间 31 5.1.2 人孔 31 5.1.3 塔釜高度 H B31 V / 54 第 6 章附属设备 32 6.1 冷凝器 32 6.2 预热器 32 6.3 离心泵的选用 33 第 7 章接管尺寸的确定 39 7.1 液流管 39 7.1.1 进料管 39 7.1.2 回流管 40 7.1.3 塔釜出料管 40 7.2 汽流管 41 7.2.1 塔顶蒸汽出料管 41 7.2.2 塔釜进气管 41 第 8 章附属高度确定 41 8.1 筒体 41 8.2 封头 42 8.3 吊柱 42 8.4 支座 43 8.5 除沫器 38 8.6 塔总体高 38 第 9 章附属设备设计结果汇总 43 第 10 章设计评价 41 参考文献 42 VI / 54 引言引言 甲醇最大的用途是制造其他化学品。大约40的甲醇会被转化为甲 醛，再用于生产塑料，胶合板，涂料，炸药, 和免烫纺织品。可见甲 醇成为了非常重要的化工原料和燃料。长期以来，甲醇的制备主要采 用精馏工艺，但是由于甲醇本身存在毒性，加工和保存都存在一定危 险性，因此，研究和改进甲醇水体系的精馏设备也是非常重要的。 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石 油化工等行业得到广泛的应用。精馏是分离液体混合物的一种方法， 是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中 各组分挥发度的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其挥发性能 不同（或沸点不同）来实现分离目的。在工业中，广泛应用精馏方法 分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合 成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。本 次设计任务为设计一定处理量的甲醇-水混合物的精馏塔。 板式精馏塔是出现的很早的一种精馏塔，20 世纪 50 年代起对板式 精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形 成了较完善的设计方法。及填料塔相比，板式精馏塔具有以下优点 生产能力（20-40）板效率（10-50）而且结构简单，塔盘造价减 少 40左右，安装维修都较容易。在板式精馏塔中，筛板塔较泡罩塔， 结构更简单， 易于加工， 造价约为泡罩塔的 60， 为浮阀塔的 80左右， 处理能力大，综合考虑更符合本设计的要求。 1 / 54 第第 1 1 章设计条件及任务章设计条件及任务 1.11.1 设计条件设计条件 在常