年产1万吨甲醇精馏工段设计毕业设计论文

毕业设计（论文）手册

课题名称：年产1万吨甲醇—水混合物系精馏工段

工艺设计

年产1万吨甲醇-水精馏工段工艺设计

摘要

由于能源危机和化石燃料燃烧带来的环境污染，寻找出环境友好的可再生能源是十分必要的。甲醇不仅是一种重要的化工有机溶剂，还是一种极具潜力的新型生物燃料。顺应国家新能源政策，对实现可再生资源的能源化具有重要的意义。

通过翻阅大量的资料，本设计首先确定了提纯工段的设计方案。针对于当代甲醇精馏工艺，仅对甲醇塔3进行优化设计，对粗甲醇进行进一步精制。对于塔设备的选择，本设计选择浮阀塔。在给定相关工艺参数（其中原料液处理量F=43.17kmol/h，进料温度为70℃，要求塔顶产品的甲醇含量不少于99.5%；塔底残液的甲醇含量不大于0.5%）的基础上进行了物料衡算，确定相平衡方程和操作线方程；然后采用逐板计算法计算出了精馏塔的理论塔板数，由此得到实际塔板数32块，总的人孔数为3，塔径D=3.06m，塔高H=21.2m，以及冷凝器、再沸器及离心泵等附属设备的工艺参数，从而对这些设备进行了选型。最后绘制了相关的工艺流程图及精馏塔设备图。

关键词：甲醇；工艺设计；三塔精馏；常压塔

Process design of distillation of methanol-water system with an annual output of 10,000 tons

chenbo

(Liaoning University of Petroleum & Chemical, Petroleum Institute of Chemical, Biological Engineering 1001, Yingkou, Liaoning, 115000)

Abstract

Because of the energy crisis and environmental pollution caused by fossil fuel combustion, it is very f necessary to find out the environmental friendly renewable energy. Methanol is not only an important chemical organic solvent, but also a potential new biofuels. In order to conform to the new national energy policy, it has the vital significance to use the renewable resources as energy

After reading a lot of data, firstly, the design scheme of distillation section has been established.For contemporary biological methanol distillation process, No.3 of methanol column has especially been chosen to optimize design to refine crude methanol. The float valve tower has been selected as the tower equipment. Based on the related process parameters (including the material liquid handling capacity F=43.17kmol/h, feed temperature 70℃, with requirements for content of methanol in supertower product not less than 99.5%, content of the residual liquid n-butanol in the bottom tower less than 0.5%), the material balance has been done and the phase equilibrium equation and operating line equation have been established. Then using method of step-by-step calculation to calculate the theoretical plate number, the results are the actual number of plate Np=32, the total number of the manhole 3,tower diameter D=3.06, tower height H=21.2 respectively.According to the relevant process parameters, model of the condenser, the reboiler, centrifugal pump and other ancillary equipment has been selected.

Finally, the relevant process flow diagrams and diagrams of distillation equipment have been drawn.

Key words：Methanol；Process design；Three-tower-distillation；Atmospheric tower

目录

中文摘要 (1)

英文摘要 (1)

1文献综述 (1)

1.1甲醇的性质 (1)

1.1.1 甲醇的物理性质 (1)

1.1.2 甲醇的化学性质 (1)

1.2 甲醇的用途 (1)

1.3 甲醇工业的发展及现状 (2)

1.3.1甲醇的消费量 (2)

1.3.4 中国甲醇工业发展前景 (5)

1.4 甲醇精馏方法的比较 (6)

1.4.1 甲醇精馏的概述 (6)

1.4.2 甲醇精馏方法 (7)

2 精馏工艺流程的设计 (9)

2.1 甲醇精馏工艺流程比较 (9)

2.1.1 铜基催化剂合成粗甲醇的单塔精馏 (9)

2.1.2 铜基催化剂合成粗甲醇的双塔精馏 (9)

2.1.3 铜基催化剂合成粗甲醇的三塔精馏 (9)

2.2 精馏设备的选择 (11)

2.2.1 精馏塔的介绍和选择 (11)

2.2.2 其他部分设备的介绍 (14)

2.3甲醇三塔精馏的工艺说明 (15)

3 工艺计算 (16)

3.1 物料衡算 (17)

3.1.1 预塔的物料衡算 (17)

3.2.2 主塔的物料平衡计算 (18)

3.2 能量衡算 (19)

3.2.1 预塔的热量衡算 (19)

3.2.2 加压塔的热量衡算 (22)

3.2.3 常压塔的热量衡算 (23)

3.2.4 精馏系统能量结果汇总 (25)

4 常压精馏塔设计 (27)

4.1 基础数据 (27)

4.2 塔板数的计算 (28)

4.2.1处理能力 (28)

4.2.2最小理论板数Nm (28)

4.2.3最小回流比 (29)

4.2.4进料位置 (30)

4.2.5实际理论板数 (30)

4.2.6全塔效率的估算 (30)

4.3 精馏段与提馏段的体积流量 (31)

4.3.1精馏段 (31)

4.3.2提馏段 (32)

4.4 塔径计算 (34)

4.4.1精馏段 (34)

4.4.2提馏段 (35)

4.5塔内件设计 (36)

4.5.1溢流堰的设计 (36)

4.5.2降液管的设计 (37)

4.5.3塔板布置及浮阀数目与排列 (38)

4.6 塔板流体力学验算 (39)

4.6.1汽相通过浮阀塔的压降 (39)

4.6.2液泛 (40)

4.6.3雾沫夹带 (41)

4.7 塔板负荷性能图 (41)

4.7.1雾沫夹带线 (41)

4.7.2 液泛线 (42)

4.7.3 液相负荷上限线 (42)

4.7.4 漏液线 (42)

4.7.5 液相负荷下限线 (43)

4.8 常压塔工艺计算汇总 (43)

4.9常压塔主要尺寸确定 (45)

4.9.1 塔高设计 (45)

4.9.2 接管设计 (45)

5结论 (47)

参考文献 (49)

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- 1 - 1前言

1.1甲醇的性质

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：OH CH 3，在常温常压下，单质甲醇是无色、易挥发、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可见下表1.1[1]：

表1.1 甲醇的部分物理性质

Table 1.1 some of the physical properties of methano

项目

数值 项目 数值 液体密度kg/m 3 (20℃)

804.8 熔点/℃ -97.5 气体密度kg/m 3 (100℃)

3.984 闪点（闭环）℃ 9.4 气体粘度s Pa ?μ（100℃）

12.3 沸点℃ 64.6 液体粘度s Pa ?μ (20℃) 0.580 表面张力mN/m(20℃) 22.07

1.1.2 甲醇的化学性质

甲醇为最简单的饱和脂肪醇，其化学性能活泼，易燃烧。相关反应诸多，例如其氧化反应、酯化反应、卤化反应、脱水反应、甲基化反应等等。

1.2 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 …… 此处隐藏：4397字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……