說明全222.docx新

1、個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用摘要甲醇最早由木材和木質(zhì)素干餾制的，故俗稱木醇，這是最簡(jiǎn)單的飽和脂肪組醇類的代表物。 無色、透明、高度揮發(fā)、易燃液體。略有酒精氣味。分子式 C-H4-O。 近年來，世界甲醇的生產(chǎn)能力發(fā)展速度較快。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的溶劑，廣泛用于有機(jī)合成、染料、醫(yī)藥、涂料和國(guó)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)換為汽車燃料的途徑。近年來碳一化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇樹脂等產(chǎn)品，正在研究開發(fā)和工業(yè)化中。甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)中一個(gè)重要的領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)選擇

2、了以 50 萬 t/a 甲醇精餾的產(chǎn)量作為生產(chǎn)計(jì)算與設(shè)計(jì)的任務(wù)，本設(shè)計(jì)從工藝角度對(duì)其主要設(shè)備進(jìn)行了物料衡算、熱量衡算、等工藝計(jì)算。對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了機(jī)械設(shè)。關(guān)鍵詞：甲醇精餾1/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用ABSTRACTMethanol is a kind of very important organic chemical raw materials, is also a kind of fuel, is a chemical carbon based products, in the national economy occupies very important position. In

3、recent years, with the development of methanol subordinate products, especially the popularization and application of the methanol fuel, methanol demand increases. In order to meet the needs of economic development, methanol, carried out the 200000 t/a of methanol project. The design of the main con

4、tent is process demonstration, and the material balance calculations and heat balance calculations, etc. This design with the situation of China, with advanced technology and are easy, economy, environment protection principle, the coal for raw materials 。 Use of GSP gasification process the gasific

5、ation。 NHD purification process synthesis gas purification 。 Low voltage of mean temperature tube synthesis tower methanol synthesis。 Three tower distillation process refined methanol。 In addition to strictly control the three wastes emissions, make full use of waste heat, reduce the energy consumpt

6、ion and ensure safety and health personnelb5E2RGbCAP.Keywords： methanol synthesis；gas distillation；process flowp1EanqFDPw目錄2/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用1、緒論1.1 簡(jiǎn)況1.1 1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀甲醇的用途及在化學(xué)工業(yè)中的地位甲醇的性質(zhì)1.2 甲醇精餾工藝流程1.2 1 甲醇精餾工藝分類雙塔精餾甲醇精餾工藝比較及選擇甲醇精餾工藝主要設(shè)備選擇2、甲醇精餾裝置主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算2.1 主要設(shè)備加壓精餾塔工藝計(jì)算物料衡算熱量衡算加熱介質(zhì)的選擇冷卻介

7、質(zhì)的選擇冷凝器的熱負(fù)荷3/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用理論塔板數(shù)計(jì)算最小回流比計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算物性參數(shù)計(jì)算2.2 主要設(shè)備加壓精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算填料的選擇塔徑計(jì)算填料層高度和壓降計(jì)算液體分布器的設(shè)計(jì)計(jì)算液體收集器及再分布器設(shè)計(jì)計(jì)算塔體厚度及封頭厚度的確定塔內(nèi)管徑計(jì)算及選型裙坐的設(shè)計(jì)計(jì)算塔釜設(shè)計(jì)計(jì)算手孔及人孔設(shè)計(jì)校核3、四塔甲醇精餾裝置工藝設(shè)計(jì)3.1 預(yù)精餾系統(tǒng)3.2 加壓精餾系統(tǒng)3.3 回收精餾系統(tǒng)4/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用1、緒論1.1 簡(jiǎn)況國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)是煤豐富的國(guó)家，甲醇原料采用天然氣和煤的較多。目前產(chǎn)量幾乎各占一半。生產(chǎn)工藝有單產(chǎn)甲醇和聯(lián)產(chǎn)甲醇兩種。聯(lián)產(chǎn)

8、甲醇除在合成氨裝置聯(lián)產(chǎn)甲醇外，還可利用化工廠尾氣或結(jié)合城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇。我國(guó)以天然氣為原料合成甲醇技術(shù)主要有：一段蒸汽轉(zhuǎn)化工藝和中國(guó)成達(dá)公司的純氧兩段轉(zhuǎn)化工藝。自86年我國(guó)就開發(fā)了低壓甲醇合成和精餾技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的管殼式副產(chǎn)蒸汽合成塔和兩塔精餾就源于該開發(fā)，后又推廣了“U”形冷管合成塔，精餾也從兩塔發(fā)展到三塔，既可生產(chǎn) GB338-2004優(yōu)等品精甲醇，又可生產(chǎn)美國(guó)OM一232KAA級(jí)精甲醇，含醇污水的處理工藝已取得突破性進(jìn)展，污水處理后可回收利用，故甲醇裝置在正常生產(chǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)了無含醇污水排放。DXDiTa9E3d國(guó)外研究現(xiàn)狀在世界基礎(chǔ)有機(jī)化工原料中，甲醇消費(fèi)量?jī)H次于乙烯、丙烯和苯，是一

9、種很重要的大宗化工產(chǎn)品。甲醇作為基礎(chǔ)有機(jī)化工原料，用來生產(chǎn)甲醛、甲胺、醋酸等各種有機(jī)化工產(chǎn)品。根據(jù)對(duì)汽車代用能源的預(yù)測(cè)，甲醇是必不可少的替代品之一。甲醇制烯烴的預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益可以和以石腦油和輕柴油為原料制烯烴大體相近。甲醇制烯烴的技術(shù)開發(fā)，將有效改善乙烯、丙烯等產(chǎn)業(yè)對(duì)石油輕烴原料資源的過度依賴，開辟出一條新的烯烴生產(chǎn)途徑。因此，甲醇工業(yè)的發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。RTCrpUDGiT目前，國(guó)外以天然氣為原料生產(chǎn)的甲醇占92%，以煤為原料生產(chǎn)的甲醇 2 3 %，因此國(guó)外公司的甲醇技術(shù)均集中于天然氣制甲醇。國(guó)5/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用際上廣泛采用的先進(jìn)的甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)主要有：DAVY(原 I C I

10、 、TOPSOE、Uhde、Lurgi 公司甲醇技術(shù)等，不同甲醇技術(shù)的消耗及能耗差異不大，其主要的差異在于所采用的主要設(shè)備甲醇合成塔的類型不同。 5PCzVD7HxA主要發(fā)展趨勢(shì)主要發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：生產(chǎn)的原料轉(zhuǎn)向天然氣、烴類加工尾氣。從甲醇生產(chǎn)的實(shí)際情況核算，采用天然氣為原料比用固體為原料的投資可降低5O ；采用乙炔尾氣則經(jīng)濟(jì)效果更為顯著。目前國(guó)際上，生產(chǎn)甲醇的原料以天然氣為主約占 9O ，以煤為原料只占 2 。國(guó)內(nèi)近年來以煤為原料生產(chǎn)甲醇的比例在逐步上升，這與中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)有關(guān)。jLBHrnAILg生產(chǎn)規(guī)模大型化，單系列最大規(guī)模達(dá)225萬噸年，即單系列Et 產(chǎn)7500公噸。規(guī)模擴(kuò)大后，可

11、降低單位產(chǎn)品的投資和成本。xHAQX74J0X充分回收系統(tǒng)的熱量。產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)壓力的蒸汽，以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)及鍋爐給水泵、循環(huán)水泵的透平，實(shí)現(xiàn)熱能的綜合利用。LDAYtRyKfE采用新型副產(chǎn)中壓蒸汽的甲醇合成塔，降低能耗。采用節(jié)能技術(shù)，如氫回收技術(shù)、預(yù)轉(zhuǎn)化、工藝?yán)淠猴柡图夹g(shù)、燃燒空氣預(yù)熱技術(shù)等，降低甲醇消耗。甲醇的用途及在化學(xué)工業(yè)中的地位目前，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(jià)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，

12、塑料等領(lǐng)域，用來制造、氯甲烷、6/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用甲氨、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型清潔燃料，也加入摻燒。甲醇是容易輸送的清潔燃料，可以單獨(dú)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(fèi)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)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。Zzz6ZB2Ltk我國(guó)目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來發(fā)展速度較快，近五年來甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從我國(guó)能

13、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(guó)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(chǎng)。我國(guó)甲醇工業(yè)無疑將迅速發(fā)展起來 dvzfvkwMI1甲醇工業(yè)的迅速發(fā)展，是因?yàn)榧状际嵌喾N有機(jī)產(chǎn)品的基本原料和重要溶劑，廣泛的應(yīng)用在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)，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)原料。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，基礎(chǔ)又有了很多新用途。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(jià)格便宜。目前甲醇的深加工產(chǎn)品已達(dá) 120多種，我國(guó)以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近 30種。在

14、化工生產(chǎn)中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚 MTBE）、聚乙烯醇 PVA）、硫酸二甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯 DMT）、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等 rqyn14ZNXI以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工產(chǎn)業(yè)：從甲醇出發(fā)生產(chǎn)煤基化學(xué)品是未來 C1化工發(fā)展的重要方向。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展 “甲醇醋酸及其衍生物 ”；利用國(guó)外開發(fā)成功的 MTO或 MTP先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展 “甲醇烯烴及7/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用衍生物 ”的2大EmxvxOtOco甲醇是非常易于運(yùn)輸?shù)那鍧嵢剂?，可以單?dú)與汽油混合作為汽車燃料。近幾年，汽車工業(yè)

15、在我國(guó)獲得了飛速發(fā)展，隨之帶來能源供應(yīng)問題。石油作為及其重要的能源儲(chǔ)量是有限的，而甲醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的發(fā)展方向之一。我國(guó)政府已充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。 SixE2yXPq5隨著 C1化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。甲醇作為重要原料在敵百蟲、甲基對(duì)硫磷和多菌靈等農(nóng)藥生產(chǎn)中，在醫(yī)藥、染料、塑料和合成纖維等工業(yè)中都有著重要的地位。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。特別是近年來碳一化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯

16、、乙酸乙烯、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇樹脂等產(chǎn)品正在研究開發(fā)和工業(yè)化中。甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)的一重要領(lǐng)域。6ewMyirQFL目前，甲醇的消費(fèi)一超過其傳統(tǒng)用途，潛在的消耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其化工用途，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來主要原料的候補(bǔ)原料之稱，需用量十分巨大。今后甲醇的發(fā)展速度將更為迅速。 kavU42VRUs甲醇的性質(zhì)甲醇 Methanol ，Methylalcohol）又名木醇，木酒精，甲基氫氧化物，是一種最簡(jiǎn)單的飽和醇?；瘜W(xué)分子式為CH3OH，結(jié)構(gòu)式如下：y6v3ALoS89H|H-C-OH8/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用|H分子結(jié)構(gòu)： C 原子以

17、sp3 雜化軌道成鍵， 0 原子以 sp3 雜化軌道成鍵。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(diǎn)-93.9 、沸點(diǎn)64.7 、密度0.7914 克 / 厘 M320）、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(huì)導(dǎo)致死亡。禁酒的國(guó)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(shí)放出熱量： 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。M2ub6vSTnP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

18、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。 0YujCfmUCw甲醇有較強(qiáng)的毒性，對(duì)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(huì)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、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(huì)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(huì)發(fā)生蓄積，在體內(nèi)氧化生成甲醛和甲酸也都

19、有毒性。在甲醇生產(chǎn)工廠，中國(guó)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(chǎng)工作須戴防毒面具，廢水要處理后才能排放，允許含量小于 200mgLeUts8ZQVRd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(duì)人體產(chǎn)生傷害。常見的癥狀是，先是產(chǎn)生喝醉的感覺，9/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用數(shù)小時(shí)后頭痛，惡心，嘔吐，以及視線模糊。嚴(yán)重者會(huì)失明，乃至喪命。失明的原因是，甲醇的代謝產(chǎn)物甲酸會(huì)累積在眼睛部位，破壞視覺神經(jīng)細(xì)胞。腦神經(jīng)也會(huì)受到破壞，產(chǎn)生永久性損害。甲酸進(jìn)入血液后，會(huì)使組織酸性越來越強(qiáng)，損害腎臟導(dǎo)致腎衰竭。 sQsAEJkW5T甲醇中毒，通?？梢杂靡掖冀舛痉?/p>

20、。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 。從合成單元來的粗甲醇經(jīng)泵加壓再經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔 ( 常壓操作 。為了提高預(yù)精餾塔后甲醇的穩(wěn)定性并盡可能回收甲醇，塔頂采用兩級(jí)冷凝，經(jīng)部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量雜質(zhì)留在液相作為回流返回塔，二甲醚等輕組分( 初餾分 及少量的甲醇、水由塔頂逸出，塔底含水甲醇則由泵送至主精餾塔。主精餾塔操作壓

21、力稍高于預(yù)精餾塔，但也可以認(rèn)為是常壓操作，塔頂?shù)玫骄状籍a(chǎn)品，塔底排出的含微量甲醇及其它重組分的廢水送往水處理系統(tǒng)。TIrRGchYzg個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 1.1 雙塔精餾工藝流程三塔精餾三塔流程是目前甲醇生產(chǎn)裝置應(yīng)用最廣泛的精餾工藝( 見圖 1.2 ，與雙塔流程最大不同是將精餾過程分為加壓精餾和常壓精餾，充分利用加壓精餾塔冷凝器的高品位熱能作為常壓精餾塔再沸器的熱源，減少蒸汽供應(yīng)量，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。由合成單元送來的粗甲醇經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔，溶解在粗甲醇中的低沸點(diǎn)雜質(zhì)在預(yù)精餾塔塔頂精餾出并送入燃料管網(wǎng)；從預(yù)精餾塔塔底來的物料經(jīng)泵加壓后，送人加壓精餾塔。加壓精餾塔塔頂為 9

22、999( 體積分?jǐn)?shù) 以上的甲醇蒸氣，冷凝后的甲醇進(jìn)入回流槽，一部分作為精甲醇產(chǎn)品送到精甲醇 昆合罐，另一部分返回加壓精餾塔塔頂作為回流。在加壓精餾塔塔底排出的甲醇水溶液送至常壓精餾塔。常壓精餾塔下部設(shè)雜醇油采出口，抽出含甲醇、水的異丁基油，以保證低于水沸點(diǎn)的雜質(zhì)( 主要是醇類 分離出塔。常壓精餾塔塔底采出的廢水送往廢水處理系統(tǒng)。7EqZcWLZNX11/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 1.2 三塔精餾工藝流程四塔精餾 3+1 塔）四塔精餾工藝流程見 =0.79餾出液甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)=3.094/(3.094+0.05556=0.98釜?dú)堃杭状假|(zhì)量分?jǐn)?shù) =0.181根據(jù)物料衡算方程FDWFxFD x

23、D W xW計(jì)算出 D=1148.443 kmol/hW=362.047 kmol/h塔頂氣相、液相，進(jìn)料和塔底的溫度分別為：t LD ， t VD ， tW ， t F表 2.1常壓下甲醇 - 水的氣液平衡與溫度關(guān)系液相甲醇摩爾百分?jǐn)?shù) (x氣相甲醇摩爾百分?jǐn)?shù) (y溫度 /C00100.05.3128.3492.97.6740.0190.39.2643.5388.915/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用13.1554.5585.020.8362.7381.628.1867.7578.033.3369.1876.746.2077.5673.852.9279.7172.759.3781.8371.36

24、8.4984.9270.085.6289.6268.087.4191.9466.910010064.7注：摘自化工原理課程設(shè)計(jì)P710 表 19-382）。查表 2-1 ，用內(nèi)插法解得16/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用塔頂：解得解得塔釜：解得精餾段平均溫度： =提餾段平均溫度： = =相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算進(jìn)料溫度 0.6MPa） t F，取泡點(diǎn)進(jìn)料q=1。塔頂溫度為120tD120。在 tF120溫度下，根據(jù)安托因公式計(jì)算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：水的安托因常數(shù)為 A=7.1827， B=1722.632，C=232.7987。 HbmVN777sLBlg PAtC式中 P - 飽和蒸汽壓， KP

25、a；t- 物系溫度，。代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓PB =130.652kpa。甲醇的安托因常數(shù)為 A=18.5875，B=3626.55，C=-34.29ln PBAT C式中 P - 飽和蒸汽壓， mmHg；T- 物系溫度， K 。代入數(shù)據(jù)得，甲醇的飽和蒸汽壓PA =442.77 kpa.17/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用最小回流比確定泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1， ,結(jié)合相平衡方程用作圖法求最小回流比Rmin由于進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，所以畫 q 線與平衡線交點(diǎn)，用交點(diǎn)坐標(biāo) x,y 求最小回流比18/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 2.1 由甲醇 -水的平衡數(shù)據(jù)繪制x-y 圖操作回流比可取為最小回流比

26、的1.1 2.0 倍，所以取R 1.2Rmin1.2 0.3869=0.4642所以，回流比確定為R0.4642物料衡算表R=0.4642LR D0.4642 1148.443=533.107kmol/hLLq F533.107+11510.4896=2143.597kmol/hV VL+D=533.107+1148.443=1681.55kmol/h表 2-2 物料衡算表物料流量 kmol/h ）組成物料物流kmol/h ）進(jìn)料 F1510.4896甲醇 0.87精餾段上升1681.55水 0.13蒸汽量 V塔頂產(chǎn)品 D1148.443甲醇 0.98提餾段上升1681.55水 0.02蒸汽量

27、 V塔底殘液 W362.047甲醇 0.181精餾段下降533.107水 0.819液體量 L19/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用提餾段下降2143.597液體量 L熱量衡算加熱介質(zhì)的選擇常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(shí)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) 1001000，適用于高溫加熱。缺點(diǎn)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(jì)選用 0.7MPa溫度為 180）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(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。V7l4j

28、RB8Hs冷卻介質(zhì)的選擇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?，冷卻水一般為1035.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。本設(shè)計(jì)選用32的冷卻水 ,選升溫 10，即冷卻水的出口溫度為42.83lcPA59W9根據(jù)計(jì)算所得，t D =120， tW =136注：下標(biāo) 1 為甲醇，下標(biāo) 2 為水。冷凝器的熱負(fù)荷QCV IVDILD其中I VD -塔頂上升蒸汽的焓I LD - 塔頂餾出液的焓20/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用對(duì)于全凝器作熱量衡算 忽略熱量損失）因塔頂餾出液幾乎為純甲醇，故其焓可近似按純甲醇進(jìn)行計(jì)算，則全凝器的熱負(fù)荷為塔頂溫度為65下，甲醇的

29、汽化熱為953.4809kJ/kg）mZkklkzaaPQC953.48091681.55 32.04=5.14 107kJ/htD120下，水的比熱容為C pc4.265kJ / kg CQCWCC pct2t11205158.3kg/h3.再沸器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量在 tW =136下，甲醇的汽化熱為1025.26kJ/kg，水的汽化熱為2254.24kJ/kg選用 0.7MPa700kpa， 180）低壓蒸汽為加熱介質(zhì)再沸器的熱負(fù)荷為QBV IVWILW因釜?dú)堃簬缀鯙樗势潇士砂醇兯M(jìn)行計(jì)算，即I VWI LWrB 2254.24 18.02=40621.40kJ/kmol則 QB

30、 1681.55 40621.40=6.83107 kJ/h加熱蒸汽消耗量為WcQBcpc t 2t1由附錄查得 P 為 700kpa時(shí)水的汽化熱為2071.5 kJ/kg。則QB6.83 107Wh2071 .532971.27kg/hr理論塔板數(shù)計(jì)算應(yīng)用圖解法求理論塔板數(shù)21/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用RxDyx精餾段操作線方程為R 1R 1xD0.98截距 R10.464210.669xD連接 xD ， xD ）， 0， R1 ）與 q 線交于 d 點(diǎn)，連接 0.98320.97780.97180.96530.95840.9510表 2-6 甲醇在不同溫度下的密度溫度 /1020304

31、05060密度 /(g/ cm30.80080.79150.78250.77400.76500.7555表 2-7 水在不同溫度下的黏度23/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用溫度 /8090100110120130黏度 / mPa s0.35650.31650.28380.25890.23730.2177表 2-8 甲醇在不同溫度下的黏度溫度 /10152065.3171.8698.52黏度 / mPa s0.6860.6380.5910.3320.2950.225用內(nèi)插法可以計(jì)算出水和甲醇在塔頂、塔底和進(jìn)料溫度下的密度和黏度舉例：90806580水0.96530 .97180.9718水3545

32、365530.9405 g/ cm水0.51460.5229水 0.52290.1641mPa s表 2-9水和甲醇在不同溫度下的密度溫度 /tD120tW136t F120水密度 /(g/ cm3 0.94050.93660.954124/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用甲醇密度 /(g/ cm 30.69470.68920.7135表 2-10 水和甲醇在不同溫度下的黏度溫度 /tDtW136t F120120水黏度 /( mPa s 0.19190.17200.2603甲醇黏度 /( mPa s 0.14730.13130.2022塔頂條件下的流量和物性參數(shù)M M 1 xDM 21 xD32

33、.04 0.98+18.02 1-0.98）=31.76kg/kmolV1MV31.761681.55=53406.03kg/hL1ML31.76533.107=16931.48kg/h由xD0.98a1 =0.9887， a2 =1- a1 =0.01131a1a20.98870.01130.69470.94053L121.4352cm /g所以33L0.6968g/ cm =696.8kg/ m25/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用Vp M101.325 31.96RT8.314273.15 12230.9707kg/ mL1 xD2 1xD0.19190.98+0.1473=20.558kg

34、/kmolVpM101.325 27.42RT8.314 273.15 13230.6151kg/ m由于xW=0.181a1=0.2821，a2=0.71791a1a20.28210.71790.68920.93663L121.1758cm /g所以L0.8505g/ cm3=850.5kg/ m3L1xW21 xW0.13130.181+0.1720=29.0958kg/kmolp M101 . 32528 .44V0.9323kg/ m3RT8.314273 .15 123由于 xF =0.79a1 =0.87， a2 =0.131a1a20.870.13L120.71350.95411.356cm3/g所以L0.7375g/ cm3=737.5kg/ m3V2V21681.55 29.0958=48926.04kg/h精餾段：L2 M L 29.0958 533.107=15511.17kg/h提餾段：L2 M L 29.0958 2143.597=62369.67kg/h27/44個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用L 1 xF