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1、 年产3万吨甲醇精馏工艺设计The Design of Single Tower Distillation Process 30kt/a Methanol目录摘要IAbstractII引言1第一章 文献综述21.1本课题研究的目的和意义21.2甲醇的简介2 1.2.1甲醇的性质2 1.2.2甲醇的用途21.3甲醇工业的发展及现状3 1.3.1甲醇的消费量3 1.3.2 世界甲醇工业的发展3 1.3.3我国甲醇工业发展31.4甲醇精馏的方法41.5工艺流程的选择41.6单塔工艺流程的描述51.7塔设备的选择6第二章 精馏塔物料衡算及热量衡算72.1 精馏塔的物料衡算7 2.1.1原料液及塔顶和塔
2、底的摩尔分率7 2.1.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量7 2.1.3物料衡算7 2.2 热量衡算8 2.2.1塔顶冷凝器的热量衡算8 2.2.2 全塔的热量衡算10第三章 精馏塔工艺设计计算133.1回流比及塔板数的确定133.1.1求最小回流比及操作回流比133.1.2采用逐板法求理论板层数14 3.1.3实际板层数的求取153.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算16 3.2.1操作压力16 3.2.2操作温度16 3.2.3平均摩尔质量计算16 3.2.4平均密度计算17 3.2.5液体平均表面张力的计算18 3.2.6平均粘度计算193.3精馏塔的塔体工艺尺寸计算20 3.3
3、.1 塔径计算20 3.3.2精馏塔有效高度的计算223.4塔板主要工艺尺寸的计算22 3.4.1溢流装置计算22 3.4.2塔板布置243.5塔板的流体力学验算25 3.5.1塔板压降25 3.5.2液面落差26 3.5.3液沫夹带26 3.5.4漏液27 3.5.5液泛273.6塔板负荷性能图28 3.6.1精馏段塔板负荷性能图28 3.6.2提留段塔板负荷性能图323.7塔附件及总塔高设计35 3.7.1塔附件设计35 3.7.2 塔总体高度的设计363.8接管的设计37 3.8.1塔顶蒸气出口管的直径37 3.8.2回流管的直径37 3.8.3 进料管的直径38 3.8.4塔底出料管的
4、直径38 3.8.5加热蒸汽进口管383.9筛板塔设计计算结果39结论40致谢41参考文献42附录A43附录B43年产3万吨甲醇精馏工艺设计摘要：通过本课题的设计了解甲醇精馏的发展历程和废甲醇的回收利用，把废甲醇转化成能源，进行充分利用变废为宝、化害为利，既节约了自然资源和能源，又达到了生产创利的目的，本设计主要介绍了甲醇精馏工艺。由于废甲醇中含有多种有机杂质和水分，需要精制。由于产量小，本设计采用采用单塔流程工艺,其工艺分离效果良好、操作方便、工艺流程简单，具有较高的实用价值。 对甲醇精馏工段全流程进行物料热量衡算以及塔的工艺尺寸设计，得到计算结果如下，废甲醇3万吨经过单塔精馏得到纯度为99
5、.9%的甲醇1.38万吨，热量衡算中进料热量为94872.24kJ/h,加热蒸汽热量6886910.421kJ/h,算出热损失344345.5211kJ/h。精馏塔设计中，选用的筛板塔，筛板塔结构比浮阀塔更简单，易于加工，处理能力大，塔板效率高，压降较低。筛板塔工艺设计中计算结果如下，实际塔板数为32，精馏段13块板，提馏段19块板。第14块为进料板。筛孔数目2756个，塔总高度为18.625米，塔径为1米等相关数据。关键词：甲醇精馏；工艺设计；单塔；流程图The Design of Single Tower Distillation Process 30kt/a MethanolAbstra
6、ct: Through this project is designed to understand the development process of methanol distillation and recycling waste of methanol, the methanol of waste conversion into energy, full use of turning waste into treasure, harm into, which saves natural resources and energy, but also to achieve the pur
7、pose of the production profitability, the design introduces the methanol distillation process. Since the waste of methanol contains a variety of organic impurities in and water, need refining. Due to the small production, the design uses a single column process technology,the separation effect of th
8、e process is good, easy to operate, the process is simple, with a high practical value. Methanol distillation section of the whole process for material balance ,heat balance and process size design of the tower, get the results as follows, methanol, the purity of 99.9% in methanol 13,800 tons is got
9、 through single column distillation in 30kt/a of waste ,methanol into the heat balance in feeding a heat of 94872.24kJ/h, heating steam heat is 6886910.421kJ/h, calculate the heat loss is 344345.5211kJ/h.In the Distillation column design, choice of sieve tray, sieve tower structure is simpler than t
10、he float valve tower, ease of processing, large capacity, high tray efficiency, lower pressure drop. Sieve tower process design calculations as follows, the actual plate number is 32, the rectifying section is 13 plates, stripping section is 19 plates. Section 14 of the feed plate. The number of sie
11、ve is 2756, the total height of the tower is 18.625 meters, diameter of one meter tower and other relevant data.Key words: methanol distillation；process design；Single tower；Flow chart主要符号说明英文字母Aa塔板开孔区面积，m2hW进口堰高度，mAf降液管截面积，m2h与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱A0筛孔总面积，m2Hd降液管内清液层高度，mAT塔截面积，m2HP人孔处塔板间距，mC0流量系数，无因次
12、HT塔板间距，mC计算时的负荷系数，lW堰长，mCs气相负荷因子，m/sLs液体体积流量，m3/sd0筛孔直径，mn筛孔数目D塔径，mNT理论板层数eV液沫夹带量，kg(液)/kg(气)P操作压力，PaET总板效率，无因次P压力降，PaF气相动能因子，kg1/2/(s*m1/2)Pp气体通过每层筛板的压降，PaF0筛孔气相动能因子，kg1/2/(s*m1/2)t筛孔的中心距，mhW出口堰高度，mu空塔气速，m/sh1进口堰与降液间的水平距离,mu0气体通过筛孔的速度，m/shc与干板压降相当的液柱高度，m液柱u0,min漏液点气速，m/shd与液体流过降液管相当的液柱高度，mu0液体通过降液管
13、底隙的速度，m/shf塔板上鼓泡高度，mVs气体体积流量，m3/sh1与板上液层阻力相当的液柱高度，m液柱Wc边缘无效区宽度，mhL板上清液层高度，mWd弓形降液管宽度，mh0降液管的底隙高度，mWs破沫区宽度，mhOW堰上液层高度，mZ板式塔的有效高度，mIII希腊字母充气系数，无因次筛板厚度，m液体在降液管内停留时间，s粘度，mPa/s密度，kg/m3表面张力，N/m开孔率，无因次IV引 言 甲醇是极为重要的有机化工原料，在化工、医药、轻工、纺织及运输等行业都有广泛的应用，其衍生物产品发展前景广阔。作为替代燃料：近几年，汽车工业在我国获得了飞速发展，随之带来能源供应问题。石油作为及其重要的
14、能源储量是有限的，而甲醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分，利用率高、环保的众多优点，替代汽油已经成为车用燃料的发展方向之一。我国政府已充分认识到发展车用替代燃料的重要性。并开展了这方面的工作。 甲醇工业的发展及现状80年代以来，世界的甲醇总需求量增长很快，平均年增长率约8%。市场的需求必然导致甲醇产量的迅速增加。1982年全世界的甲醇产量不足1.2103kt，预计到2015年达到约7200万吨1。我国的甲醇工业发展是伴随着能源与美化工工业的发展而崛起的。特别是近年来，由于国际油价的节节攀升，煤化工工业对发挥我国丰富的煤炭资源优势，以此补充我国油气资源的不足与满足对化工产品的需求，保障能源安全，推动煤炭清洁利用，促进我国经济的可持续发展发挥了重要作用。随着经济的快速发展，甲醇的用途很广，也必然会存在浪费，对环境造成的污染非常严重，而且，可用资源越来越少，
