年产11万吨甲醇精馏工段设计

年产11万吨甲醇精馏工段设计摘要甲醇作为一种用途广泛的有机化工产品，醇还能与有机酸、无机酸、氨、苯、一氧化碳、乙炔、金属钠、苯胺等作用。即可发生氧化反应、氨化反应、酯化反应、羰基化反应、卤化反应等多种化学反应，甲醇生产越来越受到重视。仔细研究工艺设计任务书，明确设计任务后，查阅相关资料，选择了甲醇精馏的工艺流程。对工艺流程中的主塔进行工艺计算，即回流比及塔板数的计算、精馏塔的塔体工艺尺寸计算、塔板的主要工艺尺寸的计算、流体力学验算、绘制塔板负荷性能图，最后需要编写设计说明书，并绘制主塔设备图。通过物料衡算，得出了主要的物料流量及塔温；对工艺结构进行设计，实际塔板数为20块，每层塔板高度为0.60m，总的塔高数为19.14m，塔径为2m；接着进行了流体力学验算，并绘制了操作性能图，结果表明计算符合要求；然后对主要接管和辅助设备根据要求进行了选择；其次对设计结果进行了列表；最后绘制了精馏塔设备图。通过这次设计，进一步的巩固了化工原理课程中的相关知识，且学会了对化工设备的设计，为今后从事化工打下了一定的基础。关键词：甲醇；精馏；工艺设计目录一、绪论..................................................................61.1甲醇的性质及用途......................................................61.1.1甲醇的物理性质..................................................61.1.2甲醇的化学性质..................................................61.1.3甲醇的用途......................................................71.2甲醇的生产方法及工艺流程..............................................71.2.1原料来源.........................................................71.2.2甲醇的生产方法...................................................71.2.3工艺流程.........................................................81.3国内外甲醇生产概况....................................错误!未定义书签。1.3.1国外甲醇的生产发展概况...........................错误!未定义书签。1.3.2国内甲醇的生产发展概况...........................错误!未定义书签。二、物料衡算.............................................................112.1设计条件.............................................................122.2操作条件.............................................................122.3物料衡算的关键组分...................................................122.3.1甲醇的摩尔分数Fx、Dx、Wx的计算................................122.3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量...........................122.3.3物料衡算.......................................................132.4塔板的计算...........................................................132.4.1塔温的确定......................................................132.4.2适宜回流比的确定.................................错误!未定义书签。2.4.3操作线方程的确定................................................132.4.4理论板数的确定..................................................152.4.5全塔效率TE.....................................................162.4.6实际塔板数......................................................162.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据.......................................172.5.1操作压力计算....................................................172.5.2操作温度计算....................................................172.5.3平均摩尔质量计算................................................172.5.4平均密度计算....................................................182.5.5液体平均表面张力计算............................................202.5.6液体平均粘度计算..............................................202.6精馏段塔体工艺计算...................................................212.6.1精馏段塔径计算..................................................212.6.2塔高的确定......................................................232.6.3壳体、封头尺寸的选择............................................232.6.4塔板形式的选择..................................................242.6.5溢流堰的设计....................................................242.6.6塔板上筛孔的布置................................................262.7流体力学验算.........................................................282.7.1塔板压降........................................................282.7.2液沫夹带、漏液、液泛的验证......................................292.9流体力学验算.........................................................332.9.1塔板压降........................................................332.9.2液沫夹带、漏液、液泛的验证.......................错误!未定义书签。三、塔板负荷性能图.......................................................373.1精馏段...............................................................373.2提馏段...............................................................404塔板结构的确定.........................................................454.1塔高设计.............................................................454.2接管设计.............................................................46项目.....................................................................49数值与说明...............................................................49备注.....................................................................49符号说明...........................................................501绪论甲醇最早由木材干馏而得，故称“木精”，其化学式为CH3OH。相对分子质量为32.04，是一种结构最简单的饱和一元醇。甲醇取自天然气，是一种碳氢化合物，其本身是一种酒精，固有酒精气味。甲醇为无色液体，易燃，爆炸极限6.0%~36.5%（体积）。有毒性，甲醇蒸汽与眼接触可引起失明，饮用亦可致盲。常温常压下，纯甲醇是一种无色、中性、极性、易挥发、易流动、易燃的有毒液体。它可以与水、乙醇、酯、乙醚、苯、酮、卤代烃和大多数其他有机溶剂混合，只轻微地溶于脂肪和油。甲醇作为一种用途广泛的有机化工产品，同时也是一种重要的基本有机化工原料。随着国名经济的发展，甲醇的生产也促进了化学工业的发展。1.1甲醇的性质及用途1.1.1甲醇的物理性质甲醇是最简单的饱和一元醇，化学式为：CH3OH，在常温常压下，单质甲醇是无色、易发辉、有酒精气味的有毒液体。能与水、醇类、乙醚、苯、酯类、卤代烃和许多其他有机溶剂互溶，但是不与脂肪烃类化合物混溶。它相关的部分物理性质如表1-1。表1-1甲醇的部分物理性质项目数值项目数值液体密度kg/m3(20℃)804.8熔点/℃-97.5气体密度kg/m3(100℃)3.984闪点（闭环）/℃9.4气体粘度Pas(100℃)12.3沸点/℃64.6液体粘度Pas（20℃）0.580表面张力mN/m(20℃)22.071.1.2甲醇的化学性质甲醇分子组成中羟基的碱性极微弱，因此对酚酞和石蕊均显中性。甲醇能发生完全氧化反应，生成二氧化碳和水，也能发生部分氧化生成甲醛，甲醇脱氢也可生成甲醛。此外，甲醇还能与有机酸、无机酸、氨、苯、一氧化碳、乙炔、金属钠、苯胺等作用。即可发生氧化反应、氨化反应、酯化反应、羰基化反应、卤化反应等多种化学反应。1.1.3甲醇的用途甲醇是很重要的有机化工原料和溶剂，当前，世界上甲醇的生产能力为每年近千万吨，其中将近30%至40%的甲醇用于生产甲醛。此外，在合成材料、医药、农药、香料、染料和油漆等工业中，甲醛是不可缺少的溶剂和原料。上世纪80年代以来，甲醇的非化工用途受到人们的重视，并为甲醇的用途开辟一个新的领域。甲醇和燃料油相比是一类廉价、辛烷值高（高达110）、热效率