【正文】 thickness 5 mm, meet the design requirements. And the tower equipment diagram and the drawing of workshop layout. Keywords: Methanol, Distillation, Distillation Tray, Aspen imitate, Check putation 3 甲 醇 —— 水篩板塔精餾工藝設(shè)計(jì) 第一章 緒論 精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用 生產(chǎn)中，在精餾柱及精餾塔中精餾時(shí)，上述部分氣化和部分冷凝是同時(shí)進(jìn)行的。 精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求 設(shè)備所用的設(shè)備及其相互聯(lián)系，總稱為精餾裝置，其核心為精餾塔。 四：有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相 均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形與條形兩種。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 造價(jià)高；板塔液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及塔板效率較低。浮閥的類型很多，國內(nèi)常用的有 F1 型 V4型及 T 型等， 其中 F1 型浮閥應(yīng)用最為普遍。工業(yè)上一小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于某些特殊場(chǎng)合（如分離粘度大、易結(jié)焦的物系） 。 塔設(shè)備的選擇因素 塔的選擇因素很多，主要有物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的制造安裝和維修等。 5 選擇泡點(diǎn)進(jìn)料的原因：在供熱量一定的情況下，熱量應(yīng)盡可能從塔底 輸入，使產(chǎn)生的氣相回流在全塔發(fā)揮作用。 第二章 流程的確定和說明 設(shè)計(jì)思路 首先， 甲 醇和水的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。 甲 醇 — 水混合液原料經(jīng)預(yù)熱器加熱到泡點(diǎn)溫度后送入精餾塔進(jìn)料板，在進(jìn)料板上與自塔上部下降的的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底。塔釜采用再沸器加熱。 回流比、塔板數(shù)及進(jìn)料板 在 Aspen Plus 中先用 DSTWU 模型對(duì)本裝置進(jìn)行簡(jiǎn)捷計(jì)算模擬，物性方法選擇 NRTLRK 1流程圖的繪制 圖 DSTWU 模塊流程 2 參數(shù)布置 10 圖 組分輸入 圖 物性方法選擇 11 圖 物流 F輸入 圖 輸入模塊（ DSTWU）參數(shù) 12 圖 DSTW簡(jiǎn)捷計(jì)算結(jié)果 圖 生成回流比隨理論板數(shù)變化表 13 圖 回流比隨理論板數(shù)變化表 圖 回流比與 理論 塔板數(shù)關(guān)系 曲線 合理的理論板數(shù)應(yīng)該在曲線斜率絕對(duì)值較小的區(qū)域選擇，由圖可以選擇 26塊塔板 14 由選取的塔板數(shù)來確定進(jìn)料位置 圖 模塊參數(shù)輸入 圖 DSTWU 簡(jiǎn)捷計(jì)算結(jié)果 15 精餾過程主要采用嚴(yán)格精餾模擬設(shè)計(jì) 1 流程圖的繪制 圖 RADFRAC 模塊流程 2參數(shù)設(shè)置 圖 物流 F輸入 16 圖 輸入模塊（ RADFRAC)參數(shù) 圖 輸入模塊（ RADFRAC）進(jìn)料位置 模擬結(jié)果 17 圖 各塔板組分圖 由圖可以查看得到在第 23 塊塔板甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與進(jìn)料甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近，所以進(jìn)料板選擇在第 23 塊塔板 圖 進(jìn)料板位置 輸入 18 圖 模塊結(jié)果查 由于模擬結(jié)果產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于要求的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則通過 Design Specs來規(guī)定塔的操作要求 圖 規(guī)定 產(chǎn)品的質(zhì)量純度為 % 19 圖 規(guī)定操縱變量 圖 20 各 物理性質(zhì)的計(jì)算 1 溫度 利用 Aspen 嚴(yán)格模擬精餾過程可知，塔頂溫度 tD進(jìn)料板溫度 tf’ 塔釜的溫度 tw WDF?????? 精餾段平均溫度： ttt oDF1 ??? 提餾段平均溫度： tt oWF2 ??? 2 操作壓強(qiáng) 塔頂壓強(qiáng)： PD= 取每層塔板壓降 :Δ P= kpa 進(jìn)料板壓力 : 塔釜壓力 : 精餾段的平均操作壓強(qiáng) : PPP FD1m ??? 提餾段的平均操作壓強(qiáng) : MpaPP WF ?? 3 相對(duì)揮發(fā) 度 由軟件 aspen 模擬求得： WFD??????塔底處相對(duì)揮發(fā)度加料處相對(duì)揮發(fā)度塔頂處相對(duì)揮發(fā)度 全塔的相對(duì)平均揮發(fā)度： 精餾段： ?? ??? 提餾段： ?? ? 4 平均摩尓質(zhì)量： 塔頂：? ?? ? 111D1??????????????????L DmVDm molkg 21 進(jìn)料板：? ?? ? 11F??????????????????molkgMmolkgMyL FmVFmF 塔底：? ?? ? 11W?????????????????molkgmolkgL WmVWmW 精餾段平均摩爾質(zhì)量： 11Lm11V ???????? ?液相氣相 molkgm 提餾段平均摩爾質(zhì)量：12Lm12Vm ????????液相氣相 5 平均密度的計(jì)算： 氣相平均密度的 計(jì)算： 塔頂氣相密度 ??? mkgVD? 進(jìn)料位置氣相密度3VF ? 塔底氣相密度 3VW ??? 3VWVF2Vm3VFVD1Vm?????????mkg??????提餾段平均密度精餾段平均密度 液相平均密度的計(jì)算： 塔頂液相密度 3LD ??? 進(jìn)料處液相密度 3LF ? 塔底液相密度 3LW ??? 22 精餾段平均密度：3LFLD 1L ???? ??? m 提餾段平均密度：3LW 2Lm ???? ?? LF 6 體積流 率的計(jì)算 精餾段氣液相體積流率： 131Vm1VmS1 MVV ??? ????? ? 精餾段液相體積流率： 13111 ???? ????? smMLLmLms ? 提餾段氣液相體積流率： 132Vm2Vm2s MVV ??? ????? ?， 提餾段液相體積流率： 132Lm2Lm2s MLL ??? ????? ?， 全 塔效率及實(shí)際塔板數(shù) TTP ENN ? 總板效率 TE的計(jì)算 ）（ ??? 精餾段 ?? 1L1 ?? ，smPa? ????? ）（）（ ?? 精餾段實(shí)際板數(shù)： 23E23N T1T1 ??? 23 取 49 塊 提餾段 ??，smPaL ?? ? ????? ）（）（ ?? 提餾段實(shí)際板數(shù)：. 3E23N T2T2 ??? 取 8 塊 總板數(shù) N=57 塊 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 塔徑 由 aspen 軟件模擬得出塔徑 過程 如 圖 所示 圖 輸入板式塔結(jié)構(gòu)參數(shù) 24 圖 圖 輸入板式塔結(jié)構(gòu)參數(shù) 25 圖 查看塔板校核結(jié)果 由結(jié)果可以看到最大液泛因子 小于 ，且最大降液管液位 在 之間 塔板布置和其余結(jié)構(gòu)尺寸的選取 溢流裝置的確定 單溢流又稱直徑流，液體自液盤橫向流過塔板至溢流堰，流體流徑較大，塔板效率高，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。 28 降液管底隙高度 降液管底隙高度0h可用下式計(jì)算： ,00h ulLws? ，0u—— 液體通過降液管底隙的流速， m/s；一般可取 ~。 精餾段： 取降液管底隙的流速s/ ?， 則 ,0101 ???? ulLw s 提餾段： 取降液管底隙的流速s/ ?， 則 ,0202 ???? ulLw s 安定區(qū)與邊緣區(qū)的確定 取安定區(qū)寬度 ? 邊緣區(qū)寬度 弓形降液管寬度 ? 29 鼓泡區(qū)間閥孔數(shù)的確定以及排列 采用 1F型重閥，孔徑為 39mm。 按 t=75mm，mm65t ?，以等腰三角形叉排方式作圖，得閥孔數(shù)533N ?實(shí)際個(gè) 按 N=533 重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)： 孔速sm / 4Vu22s101 ????? ?， 01 ??， 閥動(dòng)能因子變化不大，且仍在 9— 13 范圍內(nèi)。 以等腰三角形叉排方式作圖，得閥孔數(shù)504N ?實(shí)際 按 N=504 重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)： 孔速sm / 4Vu22s202 ????? ?， 02 ??， 閥動(dòng)能因子變化不大，且仍在 9— 13 范圍內(nèi)。故本設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)液因）（）（則，已選定取，則板上液層高度：,wT1wT1dLm???????????????? ⑵ 提餾段 ① 單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?p2 ? ② 液體通過降液管的壓頭損失： 2202w 2s2d ????? ）（）（ 泛。 ⑵ 提餾段 %100AKCbFL2s2V2L2Vs2??? ???泛點(diǎn)率 泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù) FC，由圖查得 FC= %% ???? ?????泛點(diǎn)率 對(duì)于大塔，為了避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過 80%。 3/2 ???????wsl ）（ 取 E=，則? ? )/( 32/3min smL s ??????? ??? 液相負(fù)荷上限 液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于 3— 5s。 管徑的計(jì)算 : 36004 ??? ??? LfF Lfu MFD ??，取 Fu ? ，3/ mkgLf ?? mD ???? ??? 41 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格Φ 78 回流管 回流液體積流量 sLMV L LSL / 3???? ? 利用液體的重力進(jìn)行回流，取適宜的回流速度s/ ?，那么 muLdRsR ??????? ?? 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：Φ 90mm?3mm 實(shí)際管內(nèi)流速：smu w / 2 ???? ?