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甲醇是结构最为简单的饱和一元醇,分子量32.04,沸点64.7℃,密度0.7918g/cm3无色透明有酒精气味易挥发液体。甲醇具有毒性,人口服摄入0.3~1g/kg可致死。甲醇最早由木材和木质素干馏制的,故俗称木醇。甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂,广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业;甲醇可用作汽车防冻液、金属表面清洗剂和酒精变性剂等;甲醇也是重要的燃料,可掺入汽油作替代燃料使用目前甲醇已经作为F1赛车的燃料添加剂使用,也广泛应用于甲醇燃料电池中;甲醇可用作分析试剂,如作溶剂、甲基化试剂、色谱分析试剂;甲醇还甲醇为清洗去油剂,MOS级主要用于分立器件,中、大规模集成电路,BV-Ⅲ级主要用于超大规模集成电路工艺技术。由于甲醇用途广泛,需求量日益增多,因此在甲醇生产中如何做到提高产品质量,降低生产消耗显得尤为重要。在甲醇生产过程中,甲醇精馏是生产装置的最后一道工序,能耗约占甲醇生产总能耗的20%,精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量,因此选择适合的精馏技术,是降低成本、节能降耗、提高企业经济效益和市场竞争力的重要举措。 本设计的主要任务是完成年处理能力30万吨(一年按330天计算,每天24小时连续运转,剩余35天为检修维护时间),料液组成(质量分数)甲醇含量25%,塔顶馏出液甲醇含量98%(质量分数),塔顶压强为1atm(绝对压强),单板压降小于等于0.7kpa液柱,加热蒸汽压力0.5Mpa(表压)条件下,甲醇—水溶液精馏塔的工艺设计,解决实际生产中合成高浓度甲醇时精馏塔的选型问题。 设计中用作图法得理论塔板数为16(精馏段10块,提馏段6块)和最小回流比1.187参数;通过全塔效率ET的计算,确定实际塔板数(精馏段为22块,提馏段为11块,不包括塔釜再沸器全塔实际塔板数为33块);在此基础上运用物料衡算得到原料、塔顶产品、塔底产品摩尔流率及原料液中、馏出液中、釜底液中易挥发组分摩尔分数;又根据根据安托尼方程计算得出精馏塔段平均温度为76.1℃提馏段平均温度为94.2℃,计算精馏塔及提馏塔气相、液相平均摩尔质量、平均密度、平均粘度,平均表面张力;计算得到精馏塔塔径D=2.0m及精馏塔有效高度;根据塔径,通过计算得堰长lw、溢流堰高度hw、弓形降压管宽度Wd和截面积Af、降压管底隙高度h0,确定塔板的边缘区宽度,开孔区面积、筛孔的排列及开孔率。并通过流体力学验算,确定单板压降,由于液面落差很小,可忽略液面落差影响,计算得出漏液速率符合设计要求、液沫夹带量在设计范围内,本设计精馏、提馏段不会发生液泛。最后通过作图法,绘制漏液线、液沫夹带线、液泛线、液相负荷下线、液相负荷上线,由图得出,该筛板塔的精馏段和提馏段的操作上限均为液沫夹带控制,下限位漏液控制。并根据操作线与液沫夹带及漏液线的交点确定该精馏塔气液相极限负荷,最后得出操作弹性。通过相关计算及绘图得出精馏塔工艺尺寸计算及有关附属设备的工艺参数计算和选型,并根据设计结果绘制出塔体设备图。