年产100000吨dmc项目产品精馏塔的设计.doc

第一部分 设计任务 1.1 设计任务书 1.1.1 题目：年产0000t DMC项目产品精馏塔的设计。 1.1.2 原始数据： （1）、DMC-混合液，流量为DMC mol/h，mol/h，以及的甲醇，温度 ℃； （2）、产品：馏出液含DMC 99.9 %（质量分率，下同），温度 ℃，摩尔流量 mol/h； （3）、生产能力：年产DMC（指馏出液） 0000 t； （4）、热源条件： （5）、冷却介质： ℃冷却水。 1.1.3 任务： （1）、精馏塔的工艺设计及结构设计：选定塔板型、确定塔径、塔板数、塔高及进料板位置，选择塔板的结构型式、确定塔板的构造尺寸，进行塔板流体力学的计算（包括板塔压降，淹塔校核及雾沫夹带量校核等）； （2）、作出塔的操作性能图，计算塔的操作弹性； （3）、确定与塔身相连的各种管路的直径； （4）、计算全塔装置所用的蒸汽量和冷却水量，确定每个换热器的传热面积并进行选型。 1.2 设计任务简述 本设计的题目是年产50000t DMC项目产品精馏塔的设计，即设计一个精馏塔用来分离DMC和碳酸乙烯酯，采用连续操作方式，选用F1型浮阀塔板（重阀）。之所以选择浮阀塔，是因为它比泡罩塔和筛板塔具有更为优越的特点： （1）、生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板， 生产能力比泡罩塔板大20%～40%，与筛板塔接近。 （2）、操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操 作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 （3）、塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长， 而雾沫夹带量小，塔板效率高。 （4）、气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及 液面落差比泡罩塔小。 （5）、塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%～80%，但是 比筛板塔高 20%～30%。 第二部分 流程及方案论证DMC和邻二甲苯的分离。 2.2方案说明及论证 2.2.1操作压力 精馏操作可在常压，加压，减压下进行。应该根据物料的性质、技术上的可行性及经济上的合理性来确定操作压力。对于热敏感物料和高沸点物料，可采用减压操作；对于沸点低、常压下为气态的物料，必须在加压下进行。本次设计DMC-邻二甲苯为一般物料，在常压下便有较大的相对挥发度，可满足分离要求，从经济技术等方面考虑，本设计采用常压操作。 2.2.2进料状况 因进料为萃取塔的釜液，已被加热到泡点温度，故直接采用泡点进料，即q=1。 2.2.3加热方式 精馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。便可以直接采用直接接加热。直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。但对有些物系。当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用间接蒸汽加热是合适的。因本设计的精馏塔是用于分离DMC和邻二甲苯，不符合直接蒸汽加热的条件，故采用间接加热方式。 2.2.4冷凝方式 精馏操作的冷凝方式有全冷凝和分冷凝之分，本设计采用全冷凝。 2.2.5回流状态及方式 回流状态有泡点回流和冷液回流，本设计采用泡点回流。回流方式可用泵强制回流也可利用重力回流，因回流量不大，故采用重力回流。第三部分 工艺计算 3.1精馏塔的物料衡算 根据设计任务，进料中DMC的摩尔流量为154.71kmol/h，邻二甲苯的摩尔流量为1168.26kmol/h，产品中DMC的质量分数为99.99%，产品流量为154.71kmol/h，产品中DMC的摩尔分数为： 产品中DMC的摩尔流量为 邻二甲苯的摩尔流量为 釜液中DMC的摩尔流量为 邻二甲苯的摩尔流量为 釜液总摩尔流量为 3.2回流比的确定 3.2.1计算最小回流比 应用Aspen软件DSTWU塔模拟该精馏塔，数据如图3-1所示： 图3-1 DSTWU塔模拟萃取剂回收塔数据结果 因此可以得出该精馏塔的最小回流比Rm=2.22; 3.2.2确定回流比 考虑到精馏塔的分离能力和成本，适宜的回流比应满足R=（1.1-2.0）Rm，为确定合适的回流比，用Aspen对该塔进行了模拟优化。 以塔顶DMC产品的摩尔流量为因变量，回流比为自变量。应用灵敏度分析方法，其结果如图3-2所示： 图3-2 萃取剂回收塔回流比分析 由上图可见，回流比选4.5较为合适。 3.3理论塔板数的确定 为确定理论塔板数及进料板位置