甲醇-水精馏塔装置设计

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1、甲醇-水精馏塔装置设计一概述塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。1、设计依据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。2、技术来源目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。3、设计任务及要求在一常压操作的连续精馏塔内分离甲醇—水混合物。原料：甲醇—水溶液1t/h甲醇含量47.6%(质量分数)，52设计要求：塔顶甲醇的含量不小于98%

2、(质量分数)塔底甲醇的含量不大于2%(质量分数)操作压力：4kPa（塔顶表压）进料热状况：泡点（q=1）回流比：自选单板压降：5二设计方案的确定1.设计方案简介此次课程设计的任务是分离甲醇—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，将原料液通过换热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽通过相关设备升温，引致塔底液化、降温放热，并利用此部分热量使水再沸。塔顶产品冷凝至塔顶温度后按照计算所得量部分回流，其余部分送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应

3、用。2、工艺流程简介52本设计采用直接压缩式热泵回收塔顶蒸气热量，用于塔底釜液的再沸用热。若热泵无法提供足够的热量，则可以先用热蒸汽加热使甲醇蒸气升高适当温度后，再用热泵进行升温，以此来满足塔底再沸需要的热量。甲醇蒸气经过再沸器后再经过减压阀作用后降至塔顶温度，一部分回流，其余的为塔顶产品，冷却后输入到储液槽；塔底产品预热进料液后输入储液槽。（工艺流程见图）3、塔型选择塔的类型选择板式塔，板式塔的主要构件有塔体，塔板及气液进、出口等塔板的选择。根据生产任务，若按年工作日360天，每天开动设备24小时计算，产品流量为10000kg/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降

4、低生产过6程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，塔板选择塔板。浮阀塔板结构简单，即在塔板上开若干个孔，在每个孔的上方装上可以上下浮动的阀片，操作时，浮阀可随上升气量的变化自动调节开度，当气量较小时，阀片的开度亦较小，从而可使气体能以足够的气速通过环隙，避免过多的漏液，当气量较大时，阀片浮起，开度增大，使气速不致过高。浮阀塔板的优点是生产能力大，操作弹性大，气液接触状态良好，塔板结构简单，安装容易，压强小，塔板效率高，液面梯度小，使用周期长等。4、操作条件的确定（1）操作压力52其中塔顶压力：P（顶）=101.3+4=105.3kPa进料口的压力：P(进)=105.3+0

5、.7*N(精)塔底压力:P(釜)=105.3+0.7*Ne（2）泡点进料得优点虽然进料方式有多种，但是泡点进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取泡点进料（3）热循环精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，所以7塔顶蒸汽和塔底残液放出的热量利用要合理，这些热量的利用，要考虑这些热量的特点，此外，通过蒸馏系统的合理设置，也可以节能。通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用，这是在正常情况下。塔顶蒸汽冷凝

6、可以放出大量热量，若在冷凝器和再沸器之间加一个热泵，把塔顶中的产品加压，加到与再沸器一样的压强，这就可以，利用甲醇的冷凝热用在再沸器中。另外，还可以将热量加料出。52三工艺计算及主体设备设计(一)物料衡算1、基础数据(1)常压下甲醇—水的气液平衡数据温度t/0C10092.990.388.98581.67876.7液相中甲醇的摩尔分数x%气相中甲醇的摩尔分数y%0.005.317.679.2613.1520.8328.1833.330.0028.3440.0143.5354.5562.7367.7569.18873.872.771.3706866.964.7(2)甲醇—水的液

7、相密度ρ温度t/0CρL,甲醇L46.2052.9259.3768.4985.6287.4110077.5679.7181.8384.9289.6291.9410060751707438073490725100716（kg/m3）ρL，水（kg/m）3983.2977.8971.8965.3958.3（3）液体表面张力σ温度t/0Cσ/甲醇(mN/m)σ/水(mN/m)（4）液体黏度μ温度t/0CμμL，甲醇（mPa*s）L，水（mPa*s）6017.3366.20L7064.308015.0462.6