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5.3 漏液的验算 16
5.4 液泛验算 16
6 筛板精馏塔工艺尺寸汇总数据 17
参考文献 17
致 谢 19
甲醇-乙醇分离过程筛板精馏塔设计引 言
化工分离设备中精馏塔是不可缺少的一类塔器，在药物研究、精细化工、炼油等各个领域的混合物系的分离中都有广泛应用[1]。精馏塔一般分为填料塔和板式两类[2]。因为板式塔具有纵多优点，比如其结构简单、成本便宜、容易放大[3]等，所以经常在生产活动中被利用。而板式精馏塔又分筛板式、泡罩式、浮阀式，目前国内以筛板精馏塔为主[4]。设计精馏塔是一项精细的设计活动，一般由专家合作完成[5]。筛板式精馏塔也有缺点，若设计和操作不当容易发生漏液现象[6]。一个完整的板式精馏塔塔主要是由圆柱形塔体、溢流装置、冷凝装置、再沸器、及气体进出口管和液体进出口管部件组成[7]，本设计是考虑到板式塔的优点而设计的筛板精馏塔，包括对各个部件做出选择并给出合理的工艺尺寸，最终设计出更合理的筛板精馏塔。
1 设计任务及内容
1.1 设计任务
（1）原料液含甲醇80 %（质量分数），含乙醇20 %。
（2）馏出液含甲醇不低于99.5 %，残留液含甲醇不高于2 %。
（2）年处理量3.0万吨料液，年工作时间8400小时（24 h/天，350 d/年）。
（4）冷却水的温度要求为进口34.5 ℃，出口46.5 ℃。
（5）进料状况采用接近泡点进料，q取0.7，操常压操作。
1.2 设计内容
（1）设计方案及流程。
（2）精馏塔物料衡算。
（3）精馏塔工艺条件等有关计算。
（4）塔板有关尺寸和塔板数目计算。
（5）塔板的流体力学计算。
（6）塔体工艺尺寸有关计算。
1.3 流程示意图和流程说明。
（1）流程示意图
图1：流程示意图
（2）流程说明
第一步：甲醇-乙醇的混合物料液进入原料罐，停留一段时间后，再输送到原料预热器，在里面加热到接近泡点温度。第二步：料液从进料口进入到塔体中。由于已经被预热，混合物中既有气相，又有液相，此时原料混合物就被分离了，气相在塔中上升，液相在塔中下降。气相上升到塔顶上方的冷凝器中，气相部分被降温到泡点，液相部分则进入到塔顶产品冷却器中，被冷凝后进入甲醇的产品罐中，而其中的气态部分又回到塔中，这个过程就被称为回流。第三步：液相中的一部分就从塔底进入到塔底的产品冷却器中，另一部分则进入到再沸器中，在再沸器中被加热到一定温度又回到塔中。精馏塔中的混合物系就这样不断重复上述过程。完成甲醇-乙醇二元混合物系的分离，最后得到产品甲醇。
1.4 相关工艺流程设计
（1）加料方式：精馏塔中加料选择泵直接加料，安装方便且结构简单。
（2）塔顶冷凝方式：甲醇与乙醇不反应，且容易冷凝，所以该塔用全凝器且水做冷凝液。
（3）回流方式：设计中处理量大，塔板数多且塔较高，所以回流冷凝器不宜塔顶安装，故可采用强制回流。
（4）操作压力：常压下甲醇-乙醇的相对挥发度较大，因此在常压下也较易分离，故设计中采用在常压下精馏。