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-1-毕业设计（论文）说明书题目：甲醇水废液处理工艺及设备设计（50t/d）系名化工系专业过程装备与控制工程学号6011208009学生姓名刘博宇指导教师景园琳2015年5月20日-1-摘要甲醇是一种重要的化工产品，用途广泛。但在甲醇的生产或使用过程中，由精馏塔底部排除的蒸馏残液仍含有一定比例的甲醇。甲醇废水会对环境造成严重污染，所以甲醇废水不能直接排放，需要处理后，方能排放。本设计是以甲醇—水为分离物系，设计一套板式精馏塔装置。主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程进行了选择和确定。2、对生产的主要设备—板式塔进行了设计计算,其中包括：（1）精馏塔的物料衡算；（2）塔板数的确定；（3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；（4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；（5）板式塔塔板的设计计算。3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。根据某厂的排污情况（污水含甲醇60%、水40%，排污量50t/d），设计一套精馏设备分离污水中的甲醇，设计结果最终能够达到甲醇≤0.1%的排污要求。本设计简明、合理，能满足生产工艺的需要，有一定应用价值。关键字：甲醇—水；分离过程；精馏塔-1-ABSTRACTMethanolisakindofimportantchemicalproducts,widelyused.Butintheprocessoftheproductionoruseofmethanol,fromthebottomofthecolumnofdistillationresidueshallstillcontainacertainproportionofmethanol.Methanolwastewatercancauseseriouspollutiontotheenvironment,sothemethanolwastewatercan'tdirectemissions,todealwith,candischarge.Thisdesignisbasedonmethanol-waterseparationsystem,designasetofplatecolumndevice.Mainlyforthefollowingwork:1,themainproductionprocessfortheselectionanddetermine.2,totheproductionofplatecolumnhascarriedonthedesignandcalculation,whichisthemainequipmentincluding:(1)thematerialbalanceofrectificationtower;(2)todeterminetheplatenumberof;(3)thetechnologicalconditionsofrectificationtowerandcalculationofdatarelatedtophysicalproperties;(4)thetowerbodyprocessdimensioncalculationofrectificationtower;(5)thecalculationinthedesignoftraycolumnplate.3,mapproductionprocessflowdiagramandrectificationtowerdesignconditions.Accordingtoacertainfactoryblowdowncircumstance(emissionsofsewagecontainingmethanol60%,water40%,50t/d),anddesignasetofdistillationseparationofmethanolinsewageequipment,designresulteventuallybeabletomeettherequirementsofmethanol0.1%orlesspollution.Thisdesignsimple,reasonable,whichcanmeettheneedofproductionprocess,havecertainapplicationvalue.Keywords:methyl-alcohol；separatingprocess；fractionatingtowerdesign-1-目录第一章绪论...................................-1-1.1甲醇的简介....................................-1-1.2甲醇精馏工艺国内外发展状况....................-1-1.3设计开展的目的和意义..........................-2-1.4设计的原则....................................-3-第二章设计方案的确定.........................-1-2.1设计任务......................................-1-2.2操作条件......................................-1-2.3工艺流程......................................-2-第三章精馏塔的工艺计算.......................-4-3.1................................-4-3.2理论塔板数的计算..............................-4-3.3实际板数的确定................................-7-第四章塔体基本尺寸的设计....................-10-4.1设计参数.....................................-10-4.2塔径与板间距.................................-13-4.3精馏塔有效高度...............................-15-第五章塔板结构的设计........................-16-5.1溢流装置的确定...............................-16-5.2安定区与边缘区的确定.........................-18-5.3塔板布置及阀孔排列...........................-19-第六章塔板性能校核..........................-22-6.1塔板的流体力学验算...........................-22-6.2气液负荷性能计算.............................-24-第七章辅助设备的计算及选型..................-26-7.1塔顶全凝器的工艺计算.........................-26-7.2再沸器的工艺计算.............................-27-7.3管径的设计计算...............................-36-7.4塔体零部件设计...............................-38-参考文献......................................-40-外文资料............................................-2-中文译文............................................致谢............................................天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计（论文）-1-第一章绪论1.1甲醇的简介1.1.1甲醇的性质甲醇（Methanol，Methylalcohol）又名木醇，木酒精，甲基氢氧化物，是一种最简单的饱和醇。化学分子式为CH3OH。分子结构：C原子以sp3杂化轨道成键，0原子以sp3杂化轨道成键。分子为极性分子。最早从木材干馏得到故又称木醇或木精。甲醇是无色有酒精气味易挥发的液体。熔点-93.9℃、沸点64.7℃、密度0.7914克/厘米3（20℃）、能溶于水和许多有机溶剂。甲醇有毒，误饮5～10毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡。禁酒的国家，把甲醇掺入酒精中成变性酒精，使其不能饮用。甲醇易燃，其蒸气与空气能形成爆炸混合物，甲醇完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，同时放出热量。1.1.2甲醇的用途目前，甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途。甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化率较高，发酵速度快，无毒性，价格便宜。甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。甲醇是容易输送的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，用它作为汽油添加剂可起节约芳烃，提高辛烷值的作用，汽车制造也将成为耗用甲醇的巨大部门，甲醇的消费已超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。特别是随着能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补燃料之称，需用量十分巨大。我国目前甲醇的产量还较低，但近年来发展速度较快，近五年来甲醇的生产规模有了突飞猛进的发展。从我国能源结构出发，甲醇由煤制的技术已经成熟，近几年由煤制甲醇的工艺已经全面工业化生产，将来在我国甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蕴藏着潜在的巨大市场。我国甲醇工业无疑将迅速发展起来。1.2甲醇精馏工艺国内外发展状况国内外现有的甲醇废水处理方法主要有三种:物理处理法、化学处理法、生物处理法。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计（论文）-2-1.2.1物理处理法常见的含甲醇废水的物理处理法有汽化法、吸附法、焚烧法等。汽化法是利用醇类物质沸点较低的物理特性，应用化肥生产中较为普遍的废热锅炉作为热源，汽化废水中沸点较低的有机物，然后输入造气炉用于制造原料气，达到处理废水与原料回收的双重目的。吸附法是利用活性炭、复合类、高分子类等吸附剂，吸附低浓度甲醇废水中的甲醇分子。焚烧法是在焚烧炉的燃烧室内，通过可控的高温化学反应过程，破坏各种有害物质的分子结构，把废水氧化成无机物的技术。1.2.2化学处理法常见的含甲醇废水的化学处理法有湿式氧化法、化学氧化法和电解氧化法。甲醇容易用湿式氧化的方法分解，如浓度为5000mg/L的甲醇废水，经过湿式氧化后，甲醇的去除率为76.8%。用于处理含甲醇废水的化学氧化剂主要有臭氧、氯系氧化剂以及其他一些氧化剂。采用臭氧氧化处理时，中间产物是甲醛，最终产物是二氧化碳。甲醇废水还可以由电解氧化法处理。如在尿素树脂生产废水的处理中，在废水中加1mol的氢氧化钠，用不溶性PbO2:做阳极，在电流密度为0.19～0.22A/C条件下电解3h，可以使废水中的甲醇全部分解。1.2.3生物处理法废水中的主要污染物为有机物，若毒性没达到严重抑制作用，那么就可以用生物法进行处理，一般认为生物处理法是去除废水中有机污染物最经济最有效的方法，特别适合处理BOD(Biologicoxygendemand生物需氧量)浓度高的有机废水。目前，国内外对甲醇废水生物处理方法主要有固定化微生物技术、上流式厌氧污泥床工艺(UASB)、厌氧序批反应工艺(ASBR)等。1.3设计开展的目的和意义甲醇–水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色，具有毒性、污染性和腐蚀性的液体混合物。因为具有这种良好的理化性能，甲醇被广泛地应用于化工、日化等行业。若甲醇废水排入河流或水体中，会大量消耗水中溶解氧，