甲醇-乙醇精馏塔工艺设计 燕.docVIP

摘 要 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﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。 关键词：精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。精馏原理 蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 ②操作稳定，弹性大，即气液负荷有较大波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作，并能保持长期连续运转； ③分离效率高，即气液有充分的接触面积和接触时间，达到规定分离要求的塔高要低； ④流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，以达到节能和降低操作费用的目的； ⑤结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 图1-1 1.6板式塔的结构类型及性能评价介绍 1.6.1板式塔的结构 它是由圆柱形壳体、塔板、气体和液体进、出口等部件组成的。操作时，塔内液体依靠重力作用，自上而下流经各层塔板，并在每层塔板上保持一定的液层，最后由塔底排出。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板上的液层，在液层中气液两相密切而充分的接触，进行传质传热，最后由塔顶排出。在塔中，使两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。 塔板是板式塔的核心构件，其功能是提供气、液两相保持充分接触的场所，使之能在良好的条件下进行传质和传热过程。 1.6.2板式塔的类型及特点 分类 结构 特点 泡罩塔板 每层塔板上开有圆形孔，孔上焊有若干短管作为升气管。升气管高出液面，故板上液体不会从中漏下。升气管上盖有泡罩，泡罩分圆形和条形两种，多数选用圆形泡罩，其尺寸一般为Φ80 mm，100 mm，150mm三种直径，mm，孔心距与孔径之比常在2.5～4.0范围内。板上设置溢流堰，以使板上维持一定深度的液层 优点：结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较高。 缺点：操作弹性范围较窄，小孔筛板容易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。 近年来对大孔（直径10mm以上）筛板的研究和应用有所进展。 浮阀塔板 阀片可随气速变化而升降。阀片上装有限位的三条腿，°，限制操作时阀片在板上升起的最大高度，使阀片不被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片。浮阀的类型很多，常用的有F1型、V-4型型张角20°左右网孔塔板°，有效张口高度为2～5mm。 具有处理能力大、压力降低、塔板效率高等优点，特别适用于大型化生产。 表1-1板式塔的类型及特点 1.6.3 板式塔的性能比较 塔板类型 相对生产能力 相对塔板效率 操作弹性 压力降 结构 成本 泡罩塔板 筛板 浮阀塔板 舌形塔板 斜孔塔板 1.0 1.2～1.4 1.2～1.3 1.3～1.5 1.5～1.8 1.0 1.1 1.1～1.2 1.1 1.1 中 低 大 小 中 高 低 中 低 低 复杂 简单 一般 简单 简单 1.0 0.4～0.5 0.7～0.8 0.5～0.6 0.5～0.6 表1-2 板式塔性能比较 2. 设计任务书 （1）设计题目 甲醇-乙醇精馏塔工艺设计 （2）设计条件 生产能力： 34560吨/年（年工作日360天，每天开动设备24小时计算） 原料中甲醇含量：40%+0.003X(摩尔分数， X为学号的后两位） 设计要求：塔顶甲醇的含量不低于96%(摩尔分数) 塔底甲醇的含量不高于4%(摩尔分数) 操作压力 常压 进料热状况 q=0.7 回流比 自选 单板压降 ≤0.8KPa 3. 工艺流程图及流程说明 工艺流程图（模仿仿真精馏中的工艺流程图设计，要包括原料储罐，精馏塔，冷凝器，再沸器，塔顶产品储罐，塔底产品储罐和泵设备，CAD作图） 工艺流程说明 4. 设备形式的选择