年產(chǎn)3000噸甲醇精餾段工藝畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　年產(chǎn)3000噸甲醇精餾工段工藝設(shè)計</p><p>　　學(xué) 院： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p>　　設(shè)計年產(chǎn)3000噸甲醇精餾段，年開車時間7200小時，工藝采用以煤制氣為原料合成粗甲醇，經(jīng)預(yù)精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔分離后得到精甲醇的新節(jié)能型三塔工藝流程開發(fā)的</p><p><b>　　計算條件：</b></p><p><b>　?、?原料氣組成</b&g

3、t;</p><p>　?、?精甲醇收集：99.6%</p><p>　　③ 廢水中甲醇含量：50ppm</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　?、?編寫計算說明書，其中包括綜述，工藝路線選擇，物料衡算與工藝計算，主要塔設(shè)備計算，熱量衡算等。</p><p>　?、?圖

4、紙（3張）：甲醇精餾段帶控制點工藝流程圖，平面布置圖，工段主要物料管道圖，精餾塔圖，主要設(shè)備圖等</p><p>　　③ 說明書可以電腦打字，圖紙均為CAD繪圖</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　甲醇是一種極重要的有機(jī)化工原料，最早由木材和木質(zhì)素干餾制得，故俗稱木醇，是最簡單的飽和脂肪組醇類的代表物，是碳一化學(xué)的基礎(chǔ)

5、產(chǎn)品。無色、透明、高度揮發(fā)、易燃液體、略有酒精味，分子式C-H4-O。甲醇工業(yè)的迅速發(fā)展，是由于甲醇是多種有機(jī)產(chǎn)品的基本原料和重要溶劑，廣泛用于有機(jī)合成、染料、醫(yī)藥、涂料和國防等工業(yè)。由甲醇轉(zhuǎn)化為汽油方法的研究成果，從而開辟了由煤轉(zhuǎn)化為汽車燃料的途徑。</p><p>　　近年來，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開發(fā)，特別是甲醇燃料的推廣應(yīng)用，甲醇的需求大幅度上升。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對甲醇的需求，開展了此3000t/a的甲醇項目

6、。設(shè)計的主要內(nèi)容是進(jìn)行物料衡算，塔設(shè)備簡捷法計算、熱量衡算、換熱器計算等工藝計算。本設(shè)計本著符合國情、技術(shù)先進(jìn)和易得、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，采用煤炭為原料；利用GSP氣化工藝造氣；NHD凈化工藝凈化合成氣體；低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇；三塔精餾工藝精制甲醇；此外嚴(yán)格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人員安全與衛(wèi)生。</p><p>　　關(guān)鍵詞：甲醇，精餾，物料衡算，熱量衡算</p>&l

7、t;p>　　1.1.1 甲醇的性質(zhì)和用途</p><p><b>　　甲醇性質(zhì) </b></p><p>　　甲醇（Methanol，Methylalcohol）又名木醇，木酒精，甲基氫氧化物，是一種最簡單的飽和醇?；瘜W(xué)分子式為CH3OH，結(jié)構(gòu)式如下：</p><p><b>　　H</b></p>&

8、lt;p><b>　　|</b></p><p><b>　　H--C--OH</b></p><p><b>　　|</b></p><p><b>　　H</b></p><p>　　分子結(jié)構(gòu)：C原子以sp3雜化軌道成鍵，0原子以sp3雜化軌道成

9、鍵。分子為極性分子。最早從木材干餾得到故又稱木醇或木精。甲醇是無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體。熔點-93.9℃、沸點64.7℃、密度0.7914克/厘米3（20℃）、能溶于水和許多有機(jī)溶劑。甲醇有毒，誤飲5～10毫升能雙目失明，大量飲用會導(dǎo)致死亡。禁酒的國家，把甲醇摻入酒精中成變性酒精，使其不能飲用。甲醇易燃，其蒸氣與空氣能形成爆炸混合物，甲醇完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，同時放出熱量：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。</p

10、><p>　　工業(yè)上用一氧化碳和氫氣的混合氣（合成氣）在一定的條件下制備甲醇：甲醇可用做溶劑和燃料，也是一種化工原料，主要用于生產(chǎn)甲醛（HCHO）：工業(yè)酒精里含有甲醇，但是工業(yè)酒精的主要成分還是乙醇。</p><p>　　甲醇有較強(qiáng)的毒性，對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚攝入都會產(chǎn)生毒性反應(yīng)，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。急性中毒癥狀有：頭疼、惡心、胃痛、疲倦

11、、視力模糊以至失明，繼而呼吸困難，最終導(dǎo)致呼吸中樞麻痹而死亡。慢性中毒反應(yīng)為：眩暈、昏睡、頭痛、耳鳴、現(xiàn)力減退、消化障礙。甲醇攝入量超過4克就會出現(xiàn)中毒反應(yīng)，誤服一小杯超過10克就能造成雙目失明，飲入量大造成死亡。致死量為30毫升以上，甲醇在體內(nèi)不易排出,會發(fā)生蓄積，在體內(nèi)氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。在甲醇生產(chǎn)工廠，中國有關(guān)部門規(guī)定，空氣中允許甲醇濃度為5mg/m3，在有甲醇?xì)獾默F(xiàn)場工作須戴防毒面具，廢水要處理后才能排放，允許含量小于

12、200mg／L</p><p>　　甲醇的中毒機(jī)理是，甲醇經(jīng)人體代謝產(chǎn)生甲醛和甲酸（俗稱蟻酸），然后對人體產(chǎn)生傷害。常見的癥狀是，先是產(chǎn)生喝醉的感覺，數(shù)小時后頭痛，惡心，嘔吐，以及視線模糊。嚴(yán)重者會失明，乃至喪命。失明的原因是，甲醇的代謝產(chǎn)物甲酸會累積在眼睛部位，破壞視覺神經(jīng)細(xì)胞。腦神經(jīng)也會受到破壞，產(chǎn)生永久性損害。甲酸進(jìn)入血液后，會使組織酸性越來越強(qiáng)，損害腎臟導(dǎo)致腎衰竭。</p><p>

13、;　　甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。其原理是，甲醇本身無毒，而代謝產(chǎn)物有毒，因此可以通過抑制代謝的方法來解毒。甲醇和乙醇在人體的代謝都是同一種酶，而這種酶和乙醇更具親和力。因此，甲醇中毒者，可以通過飲用烈性酒（酒精度通常在60度以上）的方式來緩解甲醇代謝，進(jìn)而使之排出體外。而甲醇已經(jīng)代謝產(chǎn)生的甲酸，可以通過服用小蘇打（碳酸氫鈉）的方式來中和。</p><p><b>　　甲醇用途</b>&

14、lt;/p><p>　　目前，甲醇在有機(jī)合成工業(yè)中，是僅次于烯烴和芳烴的重要基礎(chǔ)有機(jī)原料。隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇又開辟了許多新的用途。甲醇是較好的人工合成蛋白的原料，蛋白轉(zhuǎn)化率較高，發(fā)酵速度快，無毒性，價格便宜。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇在深加工后可作為一種新

15、型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇是容易輸送的清潔燃料，可以單獨或與汽油混合作為汽車燃料，用它作為汽油添加劑可起節(jié)約芳烴，提高辛烷值的作用，汽車制造也將成為耗用甲醇的巨大部門，甲醇的消費已超過其傳統(tǒng)用途，潛在的耗用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其化工用途，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來主要燃料的候補(bǔ)燃料之稱，需用量十分巨大[1]。</p><p>　　我國目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來發(fā)展速度較快，近五

16、年來甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從我國能源結(jié)構(gòu)出發(fā)，甲醇由煤制的技術(shù)已經(jīng)成熟，近幾年由煤制甲醇的工藝已經(jīng)全面工業(yè)化生產(chǎn)，將來在我國甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蘊(yùn)藏著潛在的巨大市場。我國甲醇工業(yè)無疑將迅速發(fā)展起來[13]。</p><p>　　1.1.3 甲醇精餾工藝的概況</p><p><b>　　1、工序任務(wù)</b></p><

17、;p>　　甲醇精餾是甲醇合成的下游工序，其目的就是對合成裝置來的粗甲醇進(jìn)行精制，將甲醇中的雜質(zhì)進(jìn)行脫除，以生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等級精甲醇產(chǎn)品。</p><p><b>　　2、裝置工藝特點</b></p><p>　　目前，總體來說甲醇精餾的工藝大體可分為兩塔工藝流程和三塔工藝流程，根據(jù)塔內(nèi)件的不同可分為塔盤精餾、填料精餾和復(fù)合型精餾。</p><

18、;p>　　本甲醇精餾裝置采用的是以規(guī)整填料為塔內(nèi)件的三塔精餾工藝，精餾用汽為低壓蒸汽。各塔再沸器蒸汽冷凝液用作粗甲醇預(yù)熱器熱源，以節(jié)約能量。另外為了減少甲醇的損失，增加了一個塔,以對污水中的甲醇進(jìn)行回收處理，故現(xiàn)在一般叫3+1塔工藝流程。</p><p>　　精餾的主要設(shè)備是精餾塔，而塔的內(nèi)件是實現(xiàn)氣液接觸和熱質(zhì)傳遞的主要元件，常用的塔內(nèi)件分塔盤和填料兩種。填料是最早使用的塔內(nèi)件，當(dāng)初使用在小塔徑的塔里，由

19、于其設(shè)計、制造、安裝難度不大，應(yīng)用十分廣泛。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，精餾塔的內(nèi)徑越來越大，于是氣液分布不均問題顯得突出，效率大幅下降，直徑大于2米的塔的效率已相當(dāng)?shù)停瑴狭骱瓦吔缧?yīng)嚴(yán)重，為解決這些問題，人們開發(fā)了板式塔，但是板式塔的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝精度要求高，因而人們又加緊了對填料塔放大技術(shù)的攻關(guān)，在解決了氣液分布等問題后，大型裝置又開始使用填料塔。目前的填料分為散堆填料和規(guī)整填料。設(shè)計的甲醇精制采用的是規(guī)整填料精餾工藝技術(shù)，該技術(shù)的好

20、壞取決于氣液接觸程度，即取決于液體在填料表面分布的均勻程度，氣體的分布較容易，液體分布均勻很難，故液體分布器是填料塔的一個關(guān)鍵部件，它是決定著填料塔的放大效應(yīng)。采用槽式液體分布器和槽-盤式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問題，壓降小、負(fù)荷彈性大。</p><p>　　采用規(guī)整填料為塔內(nèi)件的3+1塔精餾工藝，其特點是：</p><p>　　1、精甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量好，甲醇回收率高；<

21、/p><p>　　2、能耗低。比兩塔工藝減少蒸汽消耗約30%左右；</p><p>　　3、操作的靈敏性比板式塔好，但其穩(wěn)定性不如板式塔好；</p><p>　　4、采取了萃取精餾和共沸精餾工藝，有效解決了微量難分離組分的脫除問題；</p><p>　　5、分離效率高，操作彈性大，生產(chǎn)能力大。</p><p>　　1.4

22、甲醇精餾工藝流程說明</p><p>　　1.4.1 預(yù)精餾系統(tǒng)</p><p>　　來自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃、0.5MPaA），首先進(jìn)入粗甲醇預(yù)熱器E-15501的管程，被殼程的低壓蒸汽冷凝液加熱到70℃左右，然后進(jìn)入預(yù)精餾塔C-15501的上部。</p><p>　　預(yù)精餾塔C-15501頂部出來的氣相，首先進(jìn)入預(yù)精餾塔一級冷凝器E-15506的殼程，物

23、料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到67.5℃,冷卻下來的液體進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽T-15501中；從預(yù)精餾塔一級冷凝器E-15506出來的氣體進(jìn)入預(yù)精餾塔二級冷凝器E-15515的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到40℃左右,冷凝下來的液體進(jìn)入萃取槽T15508 中，經(jīng)工藝水萃取后，甲醇水溶液進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽T-15501中，萃取出來的物料去雜醇油罐；二級冷凝器中出來的帶有甲醇的不凝氣，進(jìn)排放槽T15506中，用水洗滌其中的甲醇后，不凝氣去放空

24、總管。</p><p>　　回流槽T-15501中的甲醇溶液，經(jīng)預(yù)精餾塔回流泵送入預(yù)精餾塔C-15501的頂部作回流液。預(yù)精餾塔塔釜的預(yù)后甲醇經(jīng)液位控制后去加壓精餾塔進(jìn)一步精餾。</p><p>　　低壓蒸汽和加壓精餾塔來的低壓蒸汽冷凝液，分別進(jìn)入預(yù)精餾塔C-15501的再沸器E-15510 和E-15514，對管程的介質(zhì)進(jìn)行加熱來為預(yù)精餾塔精餾提供熱量，然后蒸汽冷凝液去E-15501加熱

25、粗甲醇。</p><p>　　為了防止粗甲醇中的酸性物質(zhì)對管道和設(shè)備造成腐蝕，向粗甲醇中加入少量5%左右的NaOH溶液，將粗甲醇的PH值控制在7.5~8左右。</p><p>　　1.4.2 加壓精餾系統(tǒng)</p><p>　　預(yù)精餾塔出來的預(yù)后甲醇，經(jīng)加壓精餾塔給料泵加壓后，進(jìn)入加壓精餾塔進(jìn)料/釜液換熱器E-15513的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點后，進(jìn)入加壓精餾塔C

26、-15502的下部，塔頂出來的甲醇蒸汽進(jìn)入冷凝器/再沸器E-15507的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進(jìn)入加壓精餾塔回流槽T-15502，回流槽中出來的冷凝液甲醇，部分經(jīng)加壓精餾塔回流泵加壓后進(jìn)入加壓精餾塔頂作回流液，其余的甲醇液進(jìn)入加壓精餾塔精甲醇冷卻器E-15502的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到40℃后，去中間罐區(qū)的精甲醇計量罐（或粗甲醇儲罐）。出加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。</p><p>　　低壓蒸汽

27、進(jìn)入加壓精餾塔再沸器E-15511，為加壓精餾塔精餾提供熱量，被冷凝后的低壓蒸汽冷凝液，去E-15501繼續(xù)作加熱介質(zhì)用。</p><p>　　1.4.4 回收精餾系統(tǒng)</p><p>　　常壓精餾塔底出來的廢水，含有2%左右的甲醇，經(jīng)回收精餾塔進(jìn)料泵加壓后，進(jìn)入回收精餾塔C-15504，塔頂出來的氣相，進(jìn)回收精餾塔冷凝器E-15509的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到45℃左右，進(jìn)入回流槽

28、T-15504，回流槽出來的液體經(jīng)回收精餾塔回流泵加壓后，部分進(jìn)回收精餾塔頂部作回流液，其余去中間罐區(qū)的雜醇油儲罐。</p><p>　　低壓蒸汽進(jìn)入回收精餾塔再沸器E-15516的殼程，加熱管程介質(zhì)后為回收精餾塔精餾提供熱量。蒸汽冷凝液去E-15501。</p><p>　　回收精餾塔底出來的釜液，含有微量的甲醇和有機(jī)物，經(jīng)廢水冷卻器E-15512中的循環(huán)冷卻水冷卻到60℃左右后，送出界

29、區(qū)去污水生化處理裝置。 </p><p>　　2.甲醇精餾生產(chǎn)工藝設(shè)計及計算</p><p>　　2.3加壓精餾塔工藝計算[3]</p><p><b>　　2.3.1物料衡算</b></p><p>　　已知：F'' =3000t/a ，質(zhì)量分率:= 70%，=99.7%，= 0.5%</p>

30、;<p>　　=32.04kg/kmol，=18.02kg/kmol </p><p>　　進(jìn)料流量 F' =3000kg/h，</p><p>　　進(jìn)料液、餾出液、釜殘液的摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　進(jìn)料平均相對分子質(zhì)量：</p><p><b>　　原料液：</b></p>&

31、lt;p>　　總物料： ①</p><p>　　易揮發(fā)： ②</p><p>　　聯(lián)立①、②得 koml/h koml/h</p><p>　　塔頂產(chǎn)品的平均相對分子質(zhì)量：</p><p><b>　　塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量：<

32、/b></p><p>　　塔釜產(chǎn)品平均相對分子質(zhì)量：</p><p><b>　　塔釜產(chǎn)品質(zhì)量流量：</b></p><p><b>　　物料衡算結(jié)果</b></p><p><b>　　物料衡算結(jié)果表</b></p><p>　　塔頂氣相、液相

33、、進(jìn)料和塔底的溫度分別為：</p><p><b>　　塔頂：</b></p><p><b>　　塔釜：</b></p><p><b>　　進(jìn)料：</b></p><p><b>　　精餾段平均溫度：</b></p><p>&

34、lt;b>　　提餾段平均溫度：</b></p><p><b>　　平均相對揮發(fā)度a</b></p><p>　　取x-y 曲線上兩端點溫度下a的平均值</p><p><b>　　查表可得</b></p><p><b>　　92.9℃時， </b><

35、/p><p><b>　　66.9℃時， </b></p><p><b>　　∴ </b></p><p><b>　　回流比的確定</b></p><p>　　由于進(jìn)料為泡點進(jìn)料 </p><p><b>　　解析法 </b>&l

36、t;/p><p><b>　　又操作回流比R可取</b></p><p><b>　　所以取</b></p><p><b>　　三、熱量衡算[3]</b></p><p><b>　　1.加熱介質(zhì)的選擇</b></p><p>　　常

37、用的加熱劑有飽和水蒸汽和煙道氣。飽和水蒸汽是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。由于飽和水蒸汽冷凝時的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá)100～1000℃，適用于高溫加熱。缺點是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。本設(shè)計選用300KPa（溫度為133℃）的低壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。</p><p&

38、gt;<b>　　2.冷卻劑的選擇</b></p><p>　　常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗疲鋮s水一般為10～35℃.如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。</p><p>　　本設(shè)計建廠地區(qū)為珠海。珠海市夏季最熱月份日平均氣溫為25℃。故選用25℃的冷卻水,選升溫10℃，即冷卻水的出口溫度為35℃.</p&

39、gt;<p><b>　　熱量衡算</b></p><p><b>　?、爬淠鞯臒嶝?fù)荷</b></p><p><b>　　冷凝器的熱負(fù)荷 </b></p><p>　　其中 -----------塔頂上升蒸汽的焓；</p><p>　　----------

40、-塔頂餾出液的焓</p><p>　　對于全凝器作熱量衡算（忽略熱量損失）</p><p>　　又 </p><p>　　式中 △HV甲-----------甲醇的蒸發(fā)潛熱</p><p>　　△HV水-----------水的蒸發(fā)潛熱</p><p><b>　　蒸發(fā)潛熱的計算：

41、</b></p><p>　　蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系</p><p>　　式中 Tr -----------對比溫度</p><p><b>　　沸點下蒸發(fā)潛熱列表</b></p><p>　　64.84℃時，甲醇：</p><p><b>　　蒸發(fā)潛熱：</b&g

42、t;</p><p><b>　　同理，水：</b></p><p><b>　　蒸發(fā)潛熱：</b></p><p>　　所以 </p><p>　　所以 </p><p><b>　　2.冷卻水消耗量</b>&l

43、t;/p><p>　　式中 Wc-----------冷卻水消耗量，kg/h</p><p>　　CpC-----------冷卻介質(zhì)在平均溫度下的比熱容，kJ/（kg·℃）</p><p>　　t1，t2---------冷卻介質(zhì)在冷凝器進(jìn)出口處的溫度，℃</p><p><b>　　所以 </b>&

44、lt;/p><p>　　此溫度下，冷卻水的比熱容 CpC=4.25kJ/（kg·℃）</p><p><b>　　所以</b></p><p>　?、羌訜崞鳠嶝?fù)荷及全塔熱量衡算</p><p>　　列表計算甲醇、水在不同溫度下混合物的比熱容Cp（單位：kJ/（kg·℃））</p><p

45、><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　甲醇：</b></p><p><b>　　水：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　甲醇：</b></p>

46、<p><b>　　水：</b></p><p>　　塔頂流出液的比熱容：</p><p><b>　?。╧g·℃）</b></p><p>　　塔釜溜出液的比熱容： </p><p><b>　　（kg·℃）</b></p>&

47、lt;p>　　為簡化計算，現(xiàn)以進(jìn)料焓，即76.93℃時焓值為基準(zhǔn)</p><p>　　根據(jù)資料所提供的數(shù)據(jù)，=128.1℃，=134.2℃</p><p>　　注：下標(biāo)1為甲醇，下標(biāo)2為水。</p><p><b>　　2.冷凝器的熱負(fù)荷</b></p><p>　　因塔頂餾出液幾乎為純甲醇，故其焓可近似按純甲醇進(jìn)

48、行計算，則全凝器的熱負(fù)荷為（塔頂溫度為128.1℃下，甲醇的汽化熱為953.4809kJ/kg）</p><p>　　953.4809×1583.2626×32.04=4.84×107 kJ/h</p><p>　　128.1℃下，水的比熱容為</p><p>　　1134818.29 kg/h</p><p>

49、　　3.再沸器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量</p><p>　　在=134.2℃下，甲醇的汽化熱為1025.26kJ/kg，水的汽化熱為2254.24 kJ/kg</p><p>　　選用0.7MPa（700kpa，180℃）低壓蒸汽為加熱介質(zhì)</p><p><b>　　再沸器的熱負(fù)荷為</b></p><p>　　因釜殘

50、液幾乎為水，故其焓可按純水進(jìn)行計算，即</p><p>　　2254.24×18.02=40621.40kJ/kmol</p><p>　　則 1583.2626×40621.40=6.43×107 kJ/h</p><p><b>　　加熱蒸汽消耗量為</b></p><p>　　由附錄查

51、得P為700kpa時水的汽化熱為2071.5 kJ/kg。則</p><p>　　31040.31kg/h</p><p>　　2.3.3理論塔板數(shù)計算[7]</p><p>　　由于本次設(shè)計時的相對揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡捷法求得，應(yīng)用圖解法。</p><p>　　精餾段操作線方程為 </p><p>　　截

52、距 0.6067</p><p>　　連接（，），（0，）與q線交于d點，連接（，）與d點，得到提餾段操作線、然后，由平衡線與操作線可得精餾塔理論板數(shù)，但由于極小，利用作圖法畫出理論板數(shù)，如圖所示，梯級數(shù)為12塊。</p><p>　　圖2-3 加壓塔求理論塔板數(shù)的圖解法</p><p>　　塔頂溫度下：=804.252kpa =130.652kpa

53、 </p><p>　　804.252/130.652=6.156</p><p>　　塔底溫度下：=945.304kpa =308.248kpa</p><p>　　945.304/308.248=3.067</p><p>　　全塔平均揮發(fā)度：4.345</p><p>　　因為塔底設(shè)有再沸器，所以精餾塔理論

54、板數(shù)要比梯級數(shù)少1，所以精餾塔理論板數(shù)為11塊，精餾段為10塊，提餾段為1塊。</p><p>　　2.3.4精餾塔主要尺寸的設(shè)計計算</p><p>　　1.精餾塔設(shè)計的主要依據(jù)和條件</p><p>　　表2-5 水在不同溫度下的密度</p><p>　　表2-6 甲醇在不同溫度下的密度</p><p>　　表2-

55、7 水在不同溫度下的黏度</p><p>　　表2-8甲醇在不同溫度下的黏度</p><p>　　用內(nèi)插法可以計算出水和甲醇在塔頂、塔底和進(jìn)料溫度下的密度和黏度</p><p><b>　　舉例：</b></p><p>　　0.9691 g/ cm3</p><p><b>　　0.2

56、648</b></p><p>　　表2-9 水和甲醇在不同溫度下的密度</p><p>　　表2-10 水和甲醇在不同溫度下的黏度</p><p>　　2.塔頂條件下的流量和物性參數(shù)</p><p>　　32.04×0.994+18.02×（1-0.994）=31.96kg/kmol</p>&

57、lt;p>　　31.96×1583.2626=50601.07kg/h</p><p>　　31.96×617.0337=19720.4kg/h</p><p>　　0.994=0.993，=0.007</p><p>　　1.4450cm3/g</p><p>　　所以 0.6920 g/ cm3=692.0

58、kg/ m3</p><p>　　0.9707 kg/ m3</p><p>　　0.2214×0.994+0.1473×（1-0.994）</p><p><b>　　=0.2210</b></p><p>　　塔頂出料口質(zhì)量流量：D=966.2289×31.96=30880.68 kg/

59、h</p><p>　　表2-11 塔頂部數(shù)據(jù)結(jié)果表</p><p>　　3.塔底條件下的流量和物性參數(shù)</p><p>　　32.04×0.67+18.02×(1-0.67)=27.42kg/kmol</p><p>　　0.8204 kg/ m3</p><p>　　由于=0.67=0.78，

60、=0.22</p><p>　　1.3743cm3/g</p><p>　　所以 0.7276 g/ cm3=727.6kg/ m3</p><p>　　0.1313×0.67+0.2099×（1-0.67）</p><p><b>　　=0.1573</b></p><p&g

61、t;　　27.42×1583.2626=43413.06kg/h</p><p>　　27.42×3056.1538=83799.74kg/h</p><p>　　塔底質(zhì)量流量：W=1552.1203×27.42=42559.1386kg/h</p><p>　　表2-12 塔底部數(shù)據(jù)結(jié)果表</p><p>　

62、　4.進(jìn)料條件下的流量和物性參數(shù)</p><p>　　32.04×0.82+18.02×(1-0.82)=28.44 kg/kmol</p><p>　　0.9113 kg/ m3</p><p>　　由于=0.82=0.87，=0.13</p><p>　　1.3605 cm3/g</p><p>

63、;　　所以 0.7350 g/ cm3=735.0 kg/ m3</p><p>　　1583.2626×28.44=45027.99kg/h</p><p>　　精餾段：28.44×617.0337=17548.44kg/h</p><p>　　提餾段：28.44×3056.1538=86917.01kg/h</p>

64、<p>　　0.2022×0.82+0.2624×(1-0.82)=0.1973</p><p>　　進(jìn)料質(zhì)量流量：F= 42823kg/h</p><p>　　表2-13 進(jìn)料數(shù)據(jù)結(jié)果表</p><p>　　5.精餾段的流量和物性參數(shù)</p><p>　　0.941 kg/ m3</p>&l

65、t;p>　　713.5kg/ m3 </p><p>　　47814.53kg/h</p><p>　　18634.42 kg/h</p><p><b>　　0.2092</b></p><p>　　6.提餾段的流量和物性參數(shù)</p><p>　　0.8659kg/ m3</p>

66、;<p>　　731.3 kg/ m3</p><p>　　44220.83 kg/h</p><p>　　85358.38 kg/h</p><p><b>　　0.1773</b></p><p><b>　　7.體積流量</b></p><p>　　塔頂：

67、14.48m3/s</p><p>　　塔底：14.699m3/s</p><p>　　進(jìn)料： 13.725m3/s</p><p>　　精餾段： 14.102m3/s</p><p>　　提餾段：14.212m3/s</p><p>　　表2-14 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表</p><p>　

68、　2.3.5填料的選擇</p><p>　　填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。目前，填料的開發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個方面進(jìn)行。</p><p>　　本設(shè)計選用規(guī)整填料，規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排布、整齊堆砌的填料，規(guī)定了氣液流路，改善了溝流和壁流現(xiàn)象，壓降可以很小，同時還可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中

69、可以達(dá)到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。</p><p>　　與散裝填料相比，規(guī)整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對稱性，當(dāng)與散裝填料有相同的比表面積時，填料空隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。</p><p><b>　　所選的規(guī)整的參數(shù)為</b></p><p>　　2.3.6塔徑設(shè)計的計算</p><p><b>　

70、　1.精餾段塔徑計算</b></p><p><b>　　由氣速關(guān)聯(lián)式</b></p><p>　　式中 --------干填料因子；</p><p>　　---------液體粘度，；</p><p>　　----------金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料為0.30；</p><p>　　---

71、------液體、氣體質(zhì)量流速；</p><p>　　-------氣體、液體密度；</p><p>　　---------重力加速度。</p><p>　　精餾段：=0.9410kg/ m3，=713.5kg/ m3，=0.97，=250，=0.2092，=18634.42 kg/h，=47814.53 kg/h，=0.30</p><p>

72、;　　代入式中求解得 4.4m/s</p><p>　　空塔氣速 0.5×4.4=2.2 m/s</p><p>　　體積流量 14.102m3/s</p><p><b>　　2.858m</b></p><p>　　圓整后：3000mm，空塔氣速2.2m/s</p><p>

73、;<b>　　2.提餾段塔徑計算</b></p><p>　　提餾段：=0.8659kg/ m3，=731.3 kg/ m3，=0.97，=250，=0.1773，=85358.38 kg/h，=44220.83 kg/h，=0.30</p><p>　　代入上面的公式中，解得 3.4m/s</p><p>　　空塔氣速 0.5

74、5;3.4=1.7m/s</p><p>　　體積流量 14.212m3/s</p><p><b>　　3.263m</b></p><p>　　圓整后：3400mm，空塔氣速1.7 m/s</p><p>　　2.3.7填料層高度的計算</p><p><b>　　1.精餾段<

75、/b></p><p><b>　　所選的規(guī)整的參數(shù)為</b></p><p>　　根據(jù)所選的填料的參數(shù)，選取1m填料高度等于2.5塊理論塔板，壓力降為3.0×10-4MPa/m,即=1/2.5=0.4m,3.0×10-4MPa/m=300Pa/m。</p><p>　　則精餾段填料層高度為 </p>

76、<p>　　=10×0.4=4m</p><p>　　精餾段總壓降3.0×10-4×4</p><p>　　=1.2×10-3MPa =1200Pa</p><p><b>　　2.提餾段</b></p><p>　　根據(jù)所選的填料的參數(shù)，已知1m填料高度等于2.5塊理論

77、塔板，壓力降為3.0×10-4MPa/m,即=1/2.5=0.4m,3.0×10-4MPa/m=300Pa/m。</p><p>　　則提餾段填料層高度為 </p><p>　　=1×0.4=0.4m</p><p>　　提餾段總壓降3.0×10-4×0.4</p><p>　　=1.2&#

78、215;10-4MPa =120Pa</p><p>　　2.3.8全塔高度的確定[5]</p><p>　　1.全塔填料層總高度</p><p>　　4+0.4=4.4m</p><p>　　2.全塔填料層總壓降</p><p>　　=1200+120=1320Pa</p><p>　　3全塔

79、填料層高度和壓降計算匯總表</p><p><b>　　4.填料支承裝置</b></p><p>　　填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料。常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型等。對于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。</p><p><b>　　5.液體分布裝置</b></p><p>　　液

80、體在填料塔內(nèi)均勻分布，可以增大填料的潤濕表面積，以提高分離效果，因此液體的初始分布十分重要。所以要求分布裝置要有與填料相匹配的分液密度和均勻的分布質(zhì)量。</p><p>　　近年來的實踐表明，大直徑填料塔的放大的問題主要是保證液體初始分布均勻，若能保證單位塔截面的噴淋點數(shù)目與小塔相同，大型填料塔的傳質(zhì)效率將不會低于小型塔。</p><p>　　本設(shè)計選用的是槽式液體分布器和槽盤式液體分布器