年生产4.3万吨甲醇连续精馏塔的设计.doc

（ 二 〇 一 二 年 七月八日 摘要 2 引言 4 精馏与塔设备简介 4 第1章 二元连续板式精馏塔的工艺计算 5 1.1设计方案 5 1.2选塔依据 5 1.3物料衡算与操作线方程 6 1.3.1间接蒸汽加热方式下的物料守恒 6 1.3.2 最小回流比的确定 7 1.3.3 的计算 8 1.3.4 理论塔板NT的确定 9 1.3.5逐板计算法确定理论塔板数 10 1.4实际塔板数的确定 12 1.4.1塔板总效率的估计 12 第2章 塔和塔板主要工艺尺寸的设计 13 2.1设计中所用的参数的确定 13 2.1.1定性温度的确定 13 2.1.2精馏段参数 13 2.1.3提留段参数的确定 15 2.1.4液体表面张力的确定： 16 2.2塔径的计算 16 2.2.1精馏段塔径的计算 16 2.2.2提留段塔径的计算 17 2.3溢流装置与液体流型 19 2.3.1溢流堰（出口堰） 19 2.3.2 降液管的相关计算 19 第3章 塔板的设计 21 3.1塔板布局 21 3.1.1开孔区的计算 21 3.1.2溢流区 22 3.1.3安定区 22 3.1.4无效区 22 3.2筛板塔筛孔的计算及其排列 22 3.2.1筛孔的直径 22 3.2.2筛孔的板厚度 22 3.2.3 孔中心距 23 3.2.4 筛孔的排列与筛孔数 23 3.2.5 塔板结构 23 3.2.6 开孔率 23 3.2.7 气体通过阀孔的气速为 24 第4章 筛板的流体力学验算 25 4.1塔板压降的计算 25 4.1.1干板阻力的计算 26 4.1.2通过液层的阻力的计算 26 4.1.3液体表面张力的阻力的计算 26 4.2液面落差 27 4.3液沫夹带的计算 27 4.4漏液的计算 27 4.5液泛 27 第5章 塔板的负荷性能图 28 5.1漏液线 28 5.2液沫夹带线 29 5.3液相负荷下限线 30 5.4液相负荷上限线 30 5.5液泛线 30 5.6精馏塔的热量衡算 32 5.6.1塔顶冷凝器热负荷的计算 32 5.6.2再沸器热负荷的计算 33 第6章 板式塔的结构与附属设备 35 6.1塔体结构 35 6.1.1塔顶空间 35 6.1.2塔底空间 35 6.1.3人孔 35 6.1.4塔高 35 6.2精馏塔的附属设备 36 6.2.1塔主要接管尺寸计算 36 6.2.2冷凝器 39 6.2.3再沸器 39 6.3筛板塔工艺设计计算结果表格 39 主要符号说明 42 参考文献 43 引言 精馏与塔设备简介 蒸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液体中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、湿度下，其挥发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。例如，设计所选取的甲醇和水体系，加热甲醇和水的混合物时，由于甲醇的沸点比水低，则甲醇的挥发度比水高，所以甲醇易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到甲醇组成高于原料的产品，依次进行多次汽化及冷凝过程，即可将甲醇和水分离。这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得较纯的难挥发组分，这就是精馏。本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即甲醇-水体系。 塔设备是炼油、化工、石油化工等等生产中广泛应用的企业传质设备。根据他内气液接触不见的结构形式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流炒作过程。调料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶填料表面下流，气体逆流向上（或并流向下）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，数位分解出操作过程。塔设备就是使气液成两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的企业传质设备之一。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%，而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可较少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本设计讨论的就是筛板塔。 第1章 二元连续板式精馏塔的工艺计算 1.1设计方案 此次设计任务为分离甲醇-水混合物，采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料（q=1），将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用整体式冷凝器，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。该二元物系属教易分离的物系，最小回流比较相对较小，最后确定的最小回流比为1.27。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 1.2选塔依据 筛板塔又叫筛孔塔，筛板上开有许多均匀的小孔，这些小孔常采用正三角形排列，操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通