1.2 流程的说明及方案的确定
1.2.1 流程的说明
首先，甲醇和乙醇的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入甲醇的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成甲醇和乙醇的分离。
1.2.2设计方案的确定
1.操作压力
精馏操作可在常压，加压，减压下进行。应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。例如对于热敏感物料，可采用减压操作。本次设计甲醇和乙醇为一般物料因此，采用常压操作。
2.进料状况
进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。这样塔的操作比较容易控制。不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。本次设计采用泡点进料，即q=1。
3.加热方式
精馏塔釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大，便可以采用直接加热。直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。但对有些物系。当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用间接蒸汽加热是合适的。
4.冷却方式
塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。如果要求的冷却温度较低。可考虑使用冷却盐水来冷却。
5.热能利用
精馏过程的特性是重复进行气化和冷凝。因此，热效率很低，可采用一些改进措施来提高热效率。因此，根据上述设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常压操作，泡点进料，间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式，适当考虑热能利用。
二·塔的工艺设计
精馏所进行的是气、液两相之间的传质，而作为气、液两相传质用的塔设备首先必须要能使气、液两相得到充分接触，以达到较高的传质效率。塔设备设计要具备下列各种基本要求：
1、气、液处理量大，即当生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带，拦液或
液泛等破坏操作的现象。
2、操作稳定，弹性大，即当塔设备的气、液负荷有较大范围的变动，仍能在较
高的传质效率下进行稳定操作，并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。
3、流体流动的阻力少，可降低操作费用。
4、结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。
5、耐腐蚀和不易堵塞，方便操作，调节和检修。
6、塔内的滞留量要小。
3.2物料衡算
3.2.1原始数据
表3—1原始液：甲醇和乙醇的混合物
3.2.2查阅文献，整理有关物性数据
表3—2 甲醇和乙醇的物理性质
1. 料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 原料组成： X F (A )=
46/32.0446/32.04+54/46.07
= 0.5505
X F(B)= 1−0.5505=0.4495
馏出液组成：X D (A )=
9632.049632.04+
4
46.07
= 0.9719
X D(B)= 1− 0.9719=0.0281
釜出液组成
X W (A )= 0.532.04
0.532.04+99.5
46.07
= 0.0072
X W(B)= 1−0.0072=0.9928
3.2.3物料衡算
已知D=
D m ∙ω1t∙M 1
+
D m ∙ω2t∙M 2
=
28000×1000×96%280×24×32.04
+
28000×1000×4%280×24×46.07
=128.6177 kmol/h
总物料衡算 F=D+W=128.6177+W
易挥发组分物料衡算 0.9719
128.6177+0.0072W= 0.5505 F 联立以上二式得：
F=228.3768kmol/h W=99.7591kmol/h
表3—3 物料衡算数据记录
3.2.4塔温确定
由于各操作阶段的甲醇和乙醇的质量百分含量已确定，所以根据甲醇和乙醇
的质量百分含量，利用表中数据用内插值法求得各组分的温度。
表3—4塔温
温度 相对挥发度 塔顶甲醇的摩尔分数：x D = 0.9719
t D =65.3℃
α=1.74985 进料甲醇的摩尔分数：x F = 0.5505 t F =66.9℃(泡点温度) α=1.7379 塔底甲醇的摩尔分数：x W = 0.0072
t W =77.2℃
α=1.6672
3.2.5 q 值的计算
假设为泡点进料，则q = 1。
3.1 塔的结构设计
3.1.1精馏塔塔径的计算
1.查得有关甲醇与乙醇的安托因方程：
甲醇： 得: 0.2301
.1473879.7lg +-
=T P A ο
乙醇： 得: 65
.2223
.1554045.8lg +-=T P B ο
将οA P ，οB P 代入P x P x P B B A A =+οο
进行试差,求塔顶、进料板、及塔釜的压力和温度：
1)塔顶：P 1 = 101.3 + 0.7 = 102kPa, x A = D x = 0.9789, 试差得 D t = 62.1 2)进料板位置：11
精馏段实际板层数：N 精 = 10/ 55.07% 18
每层塔板压降：∆P = 0.7kPa
进料板压力：P F = 101.3+0.718=113.9kPa ，x A =x F =0.6080, 试差得 t F = 67.4 3提馏段实际板层数：N 提 = 38－18=20 塔釜压力：P W = 101.3+0.737 = 127.2kPa 塔釜：x A =x W = 0.0426， 试差得t W = 79.5 求得精馏段及提馏段的平均压力及温度：
