1精馏塔设计总论

1。1 精馏塔设计的原则

为了精馏塔能在实际生产中良好的使用，设计精馏塔时必须进行标准化的设计，从而实现标准化。标准化的设计能够有利于产品的成批生产，极大地缩短产品的生产周期，进一步提高产品的市场竞争力。精馏塔的机械部件设计必须严格的满足强度、刚度、稳定性、耐久性、密封性以及能够最大化的达到节省材料、便于制造、方便操作、便于运输[8]。

1。2 精馏塔类型的选择

本次设计的精馏塔是为了满足煤制乙二醇工艺所需的精馏塔。煤制乙二醇主要工艺是通过甲醇甲醛及草酸酯作为中间产物合成，然后加氢获得乙二醇[9]。因为通过草酸二甲酯加氢制得乙二醇的合成法实用性比较强，能够方便的进行大规模生产，该合成法主要有三个分反应：文献综述

氧化酯化反应：2CH3OH + 2NO + 1/ 2O2→2CH3ONO + H2O

CO偶联反应： 2CO + 2CH3ONO →(COOCH3)2 + 2NO

草酸酯加氢反应：(COOCH3)2 + 4H2 → HOCH2CH2OH + 2CH3OH

总的化学方程式：2CO + 4H2 + 1/ 2O2 → HOCH2CH2OH + H2O

为了满足年产20万吨乙二醇的标准，选择设计的精馏塔类型为板式塔，板式塔的塔板主要类型为泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板[10]。塔板是板式塔的基本构件，对塔的基本性能有着决定性作用。塔板上汽、液两相在流动中接触传质，按两相相对流动的方式，可将塔板分为溢流式和逆流式[11]。溢流式也称为错流塔板，板间有专供液体溢流的降液管，横向流过塔板的液体与由上至下穿过塔板的气体呈错流流动。逆流塔板也称为穿流式塔板，塔板间没有降液管，汽、液两相同时由塔板上的孔道或者缝隙逆向穿流而过，板上液层高度靠气体流速控制[12]。这种塔板结构简单，板上无液差，板面充分利用，生产能力较大，但是分离效率不是特别高，实际操作弹性不大[13]。本次设计的塔板为浮阀塔板，主要是由于浮阀塔不仅包含了泡罩塔的优点还拥有筛板塔的优点，是如今在煤、石油、化工实际生产中应用最为广泛的精馏塔型。其结构特点是在精馏塔的塔板上有许多等大的孔，并且每个孔都装置有一个可以上下活动的阀片以便于轻易的控制气液两相的充分接触。目前在实际化工生产中用于精馏的浮阀精馏塔型式为F1型、V- 4型、T型。为了保持实际生产的连续性浮阀多采用寿命较长的钢材，本次设计选用浮阀的钢材为不锈钢。

图 1  浮阀示意图

1。3 浮阀精馏塔回流比的设定

对于化工工程中实际的单元操作精馏塔的回流比来说，回流比R对于实际化工单元操作中起到非常重要的作用， 能够对设备的分离效果起到重大的影响。那么当在实际化工生产中操作费用与设备费用的总和为最低时，此时的回流比为最佳回流比。进而能够达到资源最大化的效果。那么如果当时由于此时的理论的塔板数为无限层，则设备费用就会极为高昂。如果加大回流比可以使设备费用明显下降。但是如果加大回流比会导致塔径、塔板面积、再沸器、冷凝器的尺寸需要再次加大调整，进而会使设备费用再次增加。因此通过相关资料的查询，在实际化工操作中适宜回流比就是设计设备费用和操作费用之和最低的回流比。而本次设计的精馏塔的范围为 ，为了便于设计计算设定为，能够使设计更加的便于节约能耗[14]。

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2。1 浮阀精馏塔中的物料衡算

第一个主要步骤原料的组成及纯度：

表 1  所示物料数据：

物料