甲醇精餾塔設(shè)計-課程設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計管理資料

1、甲醇精儲塔設(shè)計目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 第一章引言1甲醇的概況 1甲醇的應用狀況 1工業(yè)上的精儲工藝 2雙塔精儲工藝流程圖 3第二章物料，熱量衡算4預精儲塔物熱衡算 4主精儲塔物熱衡算 10 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 第三章主精儲塔的板數(shù)的計算 11 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 求甲醇各點的摩爾分率 11 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 主精

2、儲塔的處理能力 11 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 平均相對揮發(fā)度11 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 理論塔板數(shù) 12 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 精儲塔的塔板效率13 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 第四章精微段的主要尺寸的設(shè)計 15 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 求取進料熱狀態(tài)q值15精儲段的工藝條件及物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)計算 15

3、 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 精儲塔的塔體的工藝尺寸計算 19 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 塔板主要尺寸的計算 19 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 篩板的流體力學驗算 21 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 塔板負荷性能圖 23第五章提儲段的主要尺寸的設(shè)計 26精儲段的工藝條件及物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)計算 26 HYPERLINK l bookmark45 o Current Documen

4、t 精儲塔的塔體的工藝尺寸計算 29 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 塔板主要尺寸的計算 30 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 篩板的流體力學驗算 32 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 塔板負荷性能圖 33 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 第六章輔助設(shè)備的設(shè)計及選型 37 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 塔體結(jié)構(gòu) 37 HYPERLINK

5、 l bookmark57 o Current Document 精儲塔的附屬設(shè)備 37第七章結(jié)論 40參考文獻 4142致謝年產(chǎn)20萬噸甲醇生產(chǎn)廠的甲醇精儲工藝的設(shè)計摘要：通過目前國內(nèi)外工業(yè)上的各種甲醇精儲工藝的應用情況的比較，以及結(jié)合產(chǎn)品的要求，本設(shè)計采用雙塔精儲工藝。本設(shè)計側(cè)重對甲醇精儲塔塔型結(jié)構(gòu)的設(shè) 計計算步驟。并對此精儲工藝進行里物料和熱量橫算，及其附屬設(shè)備的設(shè)計計算 和選型，并且分析了板效率低下的原因。最終繪制出帶控制點的工藝流程圖。%（質(zhì)量）。文獻中很少有對甲醇精儲工藝的設(shè)計計算，該設(shè)計為甲醇精儲工藝的 設(shè)計計算提供參考。關(guān)鍵詞：甲醇精儲雙塔精儲甲醇Technological D

6、esign of methanol distillation process with an annual production capacity of 200 000 ton Methanol PlantAbstract： Upon comparing various Technological of methanol distillation process and using at home and abroad, Combined with product requirements,chooseprocess of double distillation towers. This de

7、singn focus on the structural design of methanol distillation column,and focus on material and energy balance of thisAncillary epuipment design and selection and calculation, , and finally drawing PID. By this technological of process of double methanol distillation towers, methanol content in the q

8、uality of products is %. Less numerical and data results the Calculation of Methanol Distillation Process, and this desingn bring some References for Calculation of Methanol Distillation Process.Keywords: Methanol Distillatio n - Process of double distillation towes - Methanol第一章引言甲醇(CH3OH,英文名稱：Meth

9、anol),是最簡單的飽和脂肪姓;。甲醇是重要的 化工產(chǎn)品，也是重要的化工原料，同時又是很有發(fā)展前途的代用燃料。在農(nóng)藥， 醫(yī)藥，燃料，香料，涂料以及三大合成材料生產(chǎn)中都需要甲醇作為原料或作為溶 劑。甲醇的分子式為CH3OH,。常溫常壓下，純甲醇是無色透明、易流動、易揮發(fā)的可燃液體，具有與乙醇相似的氣味。有毒性，內(nèi)服 10ml 有失明危險，30ml能致人死亡，。甲醇的密度在0C;C,隨壓力增大而降低；0 1200c (mol C),汽化熱隨溫度的升高而降低；電導率主要決定于它含有的能電離 的雜質(zhì)，如胺、酸、硫化物和金屬等。工業(yè)生產(chǎn)的精甲醇都含有一定量的有機雜 質(zhì)，其比電導率一般為1X 10-67

10、X 10-7。甲醇可以和水以及許多有機液體如乙醇，乙醴等無限地混和，但不能與脂肪族爛類相混合。它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物質(zhì)，因此，只有特殊 的方法才能制得完全無水的甲醇。甲醇與部分有機物形成共沸混合物，其沸點與 甲醇的沸點相接近，因此難以除盡有機雜質(zhì)，%以下。甲醇是重要的化工原料，甲醇主要用于生產(chǎn)甲醛，其消耗量約占甲醇總量的 30%40%,其次作為甲基化劑，生產(chǎn)甲胺、甲烷氯化物、丙烯酸甲醋、甲基丙 烯酸甲酷、對苯二甲二甲酷等；甲醇撥基化可生產(chǎn)醋酸、醋醉、甲酸甲酷、碳酸 二甲醋等。從甲醇低壓撥基化生產(chǎn)醋酸，近年來發(fā)展很快。隨著碳一化工的發(fā)展， 由甲醇出發(fā)合成乙二醇、乙醛、乙醇等工藝正

11、在日益受到重視。 甲醇作為重要原 料在敵百蟲、甲基對硫磷、多菌靈等農(nóng)藥生產(chǎn)中，在醫(yī)藥、染料、塑料、合成纖 維等工業(yè)中有著重要的地位。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白， 用作飼料添加 劑。甲醇不僅是重要的化工原料，而且還是性能優(yōu)良的能源和車用燃料。它可直 接用作汽車燃料，也可與汽油滲合使用，它可直接用于發(fā)電站或柴油機，或經(jīng) ZSM-5分子篩催化劑轉(zhuǎn)化為汽油，它可與異丁烯反應生成甲基叔丁基醴，用作 汽油添加劑。在世界有機化工原料中，甲醇消費量僅次于乙烯、丙稀、苯。隨著 能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來主要燃料的候補燃料之稱，需求量十分巨大。甲醇精儲過程的物耗與粗甲醇質(zhì)量關(guān)系很大，隨著甲醇合成條件改進，甲醇

12、精儲工藝出現(xiàn)了較大變化。甲醇精儲是甲醇生產(chǎn)中重點研究與攻關(guān)的課題之一，多年來世界各國對此開展了大量的工作，特別是世界著名的英國ICI,法國lmgi和日本三菱瓦斯等均開發(fā)出了自己獨特的精儲技術(shù)。 我國的精儲技術(shù)也在逐年改 進，產(chǎn)品甲醇的質(zhì)量也相應得到了提高。根據(jù)甲醇質(zhì)量要求不同，甲醇精儲可分為一塔流程、雙塔流程和三塔流程。工業(yè)上精甲醇精儲的工藝流程，隨著粗甲醇合成方法不同而有差異，其精制過程的復雜程度有較大差別， 但基本方法是一致 的。首先，總是以蒸儲的方法在蒸儲塔的頂部，脫除較甲醇沸點低的輕組分，這 時，也可能有部分高沸點的雜質(zhì)與甲醇形成共沸物，隨輕組分一起除去。然后， 仍以蒸儲的方法在塔的底

13、部或底側(cè)脫除水和重組分，從而獲得純凈甲醇組分。其次，根據(jù)精甲醇對穩(wěn)定性或其他特殊指標的要求，采取必要的輔助方法。 目前工業(yè)上普遍采用的粗甲醇精儲工藝流程主要有如下幾種 ： 1）單塔流程ICI公司最初實現(xiàn)銅系催化劑低壓合成甲醇工藝時，即采用了單塔流程精制 粗甲醇。由于粗甲醇中不僅還原性雜質(zhì)的含量大大減少，而且二甲醴的含量幾十倍地降低，因此在取消化學凈化的同時，甚至可將預精儲及甲醇一水一重組分的 分離在一臺主精儲塔內(nèi)同時進行，即所謂單塔流程，就能獲得一般工業(yè)上所需要 的精甲醇。顯然，單塔流程對節(jié)約投資和減少熱能損耗都是有利的。但是，如果 對精甲醇的關(guān)鍵性質(zhì)量一高鈕酸鉀值有嚴格要求時， 往往用單塔流

14、程精制甲醇不 容易達到，則認為預精儲的作用是不可忽略的。因此，目前工業(yè)上均采用雙塔流程進行精儲0而單塔流程更適用于合成甲基燃料的分離，很容易獲得燃料級甲醇。 2）雙塔流程高壓法鋅銘催化劑合成的甲醇，由于質(zhì)量的改善，也早已在精儲流程中取消 了脫醴塔和高銳酸鉀的化學凈化，只剩下雙塔精儲（預精儲塔；主精儲塔），也就是 目前工業(yè)上普遍采用的雙塔流程。 從粗甲醇貯槽來的粗甲醇經(jīng)預熱器提溫后， 在 預精儲塔中脫出輕微分，從預精儲塔塔底得到預精儲后的甲醇，塔頂不凝氣放空。 預后甲醇經(jīng)主塔預熱器提溫后進入主塔， 經(jīng)主塔精儲后得到產(chǎn)品甲醇。銅系催化 劑中、低壓法合成的粗甲醇、也普遍采用雙塔流程進行粗甲醇的精制。

15、3）三塔流程甲醇三塔流程系統(tǒng)由甲醇預精儲塔、 甲醇加壓塔、甲醇常壓塔組成。預精儲 塔塔底的甲醇由預精儲后泵經(jīng)預熱器預熱后進入加壓塔，加壓塔塔頂出來的甲醇氣體進入常壓塔再沸器冷凝，同時為常壓塔提供熱量。從加壓塔、常壓塔頂部采出的精甲醇，經(jīng)冷卻器降溫后進入精甲醇儲槽。另外，ICI公司上世紀80年代末為節(jié)省能耗，還將雙塔流程改為四塔流程。一 塔流程多用于燃料級甲醇，其它幾種流程多用于生產(chǎn)精甲醇。三塔、四塔流程都 是在雙塔流程基礎(chǔ)上改進的，其共同點都是首先分離出輕組分，然后再分離出水和 高沸物。在確定粗甲醇精儲的工藝流程時，應對生產(chǎn)過程中能耗、自動化程度、 精甲醇質(zhì)量要求等進行綜合考慮，合理選擇適當?shù)?/p>

16、精儲方法。本設(shè)計選擇雙塔精儲工藝，規(guī)模為年產(chǎn) 20萬噸精甲醇，并進行甲醇精儲工藝的設(shè)計及其設(shè)備的選型。由于在實際的應用的要求，為滿足實際的使用，粗甲醇必須經(jīng)過除去雜質(zhì)后達到一定的純度才能投入到實際應用雙塔精微的工藝流程第二章精微工藝的物料衡算，熱量橫算預精儲塔的物料衡算，熱量衡算1）已知條件按精甲醇年產(chǎn)20萬噸計，%,年工作日以335天計，則精甲醇產(chǎn)量200000t335d597.015t/d24.876t/h0.863粗甲醇產(chǎn)量二絲理約28.825t/h2）入料 粗甲醇入料量 t/h粗甲醇的組成如下表21所示:24.876 0.811 9500500383.3kg/h表21組成甲醇二甲醛水異

17、丁醇高級醇質(zhì)量分數(shù)%質(zhì)量流量t/h堿液kg 92%的NaOH則耗5%1液量M為蒸汽冷液量N以入料粗甲醇20%計，即：N 28.825t/h 20%=5.765t/h2）出料二甲醴：。預精微后甲醇產(chǎn)品的組成如下表所示：表2 2組成甲醇水異丁醇高級醇堿液質(zhì)量分數(shù)%質(zhì)量流量t/h由上述組成可得：t/h預精儲塔的熱量衡算1）目的根據(jù)預精儲塔平衡計算熱量平衡，求出預精儲塔所耗的蒸汽及冷凝水量。預精 儲塔物料、熱量框圖如圖21所示Qv 65 C50 c輕組分放空Qw 75 圖21預精儲塔的物熱框圖2)已知條件粗甲醇和堿液入料溫度為65C,塔頂甲醇蒸汽溫度為排出液溫度為75Co預精儲塔收入熱入料帶入顯熱Qf

18、回流液帶入熱Q蒸汽放出潛熱Qd預精儲塔支出熱65C,回流液溫度56C,3)預后甲醇帶出熱Qw塔體熱損失Q塔頂正氣帶出熱(潛熱和顯熱) Q計算物性數(shù)據(jù)如下：查表得：c 甲醇=(kg. C)cH2o=(kg. C)c異丁醇 = (kg. C) c 二甲醴= kJ/(kg. C)c 高級醇=kJ/(kg. C)粗甲醇混合比熱：c粗=甲醇,c甲醇二甲醛.c二甲醛水.c水高級醇.c高級醇異丁醇,c異丁醇=0.863 2.678 0.036 2.63 0,011 2.996 0.00312.929 0.0868 4.1842.81kJ /(kg.oC)預后甲醇得混合熱(計算過程中堿液以水計算)cw甲醺,c

19、?醇水,c水高級醺.c高級醇異丁醺,c異丁醇0.733 2.678 0.2549 4.184 0.00934 2.996 0.00272 2.9293.067kJ/(kg.oc)預精儲塔收入熱(65 C)Qfm 粗 C 粗(tD 0C)+m7KC7K 9 0C)28825 2.81 65 383.3 4,184 65 5369046.9kJ / h(回流液/出料量)則：回流液量=其中：t/h則：被預精儲塔冷凝器冷凝下得液體為l= = t/h所以QR 5765 4.184 56 28170 2.72 56 5640986kJ /hQd待定 支出熱（排出殘夜得溫度為75C）實 QwCW.GW .t

20、W33935 3.067 75 78058984J/h24,87624.876 1.03896.0%XQ以入塔熱量的5%計 XQ塔頂氣體組成CCH30H %則混合比熱0.960 2.678 0.40 2.636 3.625kJ /(kg,C)甲醇的汽化潛熱：1197 kJ/kg二甲醴的沸點：一C所以二甲醴以氣體形式存在于粗甲醇中受熱時解吸無相變，故無相變熱。則:Qv m精,精 m精,5醇（tD 0） m水,C7K（tD 0）24786 1197 24876 2.678 65 1038 2.636 65 34161191.9kJ /hQ 入=QD+QF+QRQ出 = Qv+QM+Qw且塔體熱量守

21、恒：Q入=Q出 即 Qd+Qf+Qr= Qv+Qm+Qw 其中 Qm= Q 入 則：Qd= kJ /h4）預精儲塔耗蒸汽量的計算塔釜蒸汽壓力為35kPa蒸汽潛熱為2115 kJ/kg則蒸汽用量33165851.7211515681kJ/h每噸粗甲醇耗蒸汽量堡543.1kJ/t28.8255）耗冷卻水量計算從預塔蒸儲出來的甲醇蒸汽含輕儲分和初儲分進入預精儲塔冷凝器。通過冷卻水量控制冷卻溫度。預精儲塔冷凝器物熱相框圖如圖22所示:Q輕50 c輕微分放空冷卻水50 c Q 損Qw65 c圖2 2預精儲塔冷凝器物熱相框圖達到分離甲醇輕微分和初儲分的目的。甲醇初儲物作為回流流液返回系統(tǒng)。輕微分以氣態(tài)形成

22、放空。(1)熱量衡算：由預塔熱量衡算可知：_ _ _ _ _ _ 一 一一 一Q 入 Qv 34106915.17kJ/hQ出=QQ損+Q初Q出=1038 2.636 50+24876 2.678 50+0.05 34109615=5173050.5J / h(2)冷卻水用量：Q余熱=Q； Q出=28936564kJ / h物料帶入熱與物料帶出熱之差，所余熱量用水冷卻，冷卻水進人冷凝器溫度為25攝氏度出冷凝器溫度為40攝氏度，則用水量：一Q余執(zhí)G1 - 461.1t/h(40 25) 4.184 100028.825每噸粗甲醇耗冷卻水量：G1 出1 15.99t/h1)入料量t/h則進料量F=

23、+ = t/h主精儲塔物熱框圖如圖23所示:Qv 65 殘液 105c Qw圖23主精微塔物熱框圖2）出料量高沸點物采出量：L （0.317 0.0922）/0.3 1.364t / h ,（其中含甲醇70%,重組分30%）殘液排放（包括水、堿、甲醇及高沸點物等）其中甲醇含量為1%,計算時堿液以及高沸點物以水計。設(shè)殘液量為 X t/h則：X =預精儲后甲醇中水量 +堿量+殘液中甲醇量+高沸物=+則：X= t/h則成品粗甲醇=預精儲后甲醇中甲醇量一殘液中的甲醇量24.876 0.01 8.737 1.364 70% 23.834t/h主塔熱量衡算1）目的根據(jù)主精儲塔物料平衡計算和熱量衡算，求出主

24、精儲過程中所耗蒸汽及冷凝水量。2）帶入熱量Qr678702.678561017832.3J/h_ ,_ _ _ _ _ _ _ _ _ _Qw339353.067828534448.9kJ / hQd待定3）帶出熱, 1QV 67870 2.678 65 67870 1196 92986650.9kJ /hQ 8737 4.184 65 3838338.8kJ /hQC 23834 2.678 56 35743373.12J / hQl 317 2.996 80 92.2 2.929 80 1364 317 92.2 2.678 80 303139.2kJ/hQm以帶入熱量的5%計，則:Q入Q

25、rQwQd18712.777.1kJ /h Qd_ . . Q出QvQwQcQl Qm 13287052 kJ/ h 0.05Q入又因為：Q入 Q出一. _1貝U： Qd 121150909.3J/h4）主精儲塔耗蒸汽量計算由主塔熱量衡算可知：Qd 121150909.3J/h_ ，Qd121150909.3J/h=57281.75kg/hQ 潛 2115kJ/kg則 每噸粗甲醇耗蒸汽量57281.75kg/h1987.2kg /128.825t/h所以主，預精儲塔總的蒸汽消耗量57281.75kg / h 15654.2kg / h 72935.95kg / h主，預精儲塔每噸粗甲醇耗蒸汽量

26、：1987.2kg /1 543.1kg/t=2533.52kg/t5）冷卻水用量的計算冷卻水用量包括主塔冷凝器、精甲醇冷卻器及整個精儲過程耗用冷卻水量的計算。主精儲塔冷凝器的換熱量為進冷凝器的氣體熱量與冷凝器液體熱量之差。其中不凝氣體放空，所以計算時和工程損失一起考慮為總?cè)霟岬?%計。主精儲塔冷凝器物熱框圖如圖24及主精儲塔冷卻器的物熱框圖如圖25所示：50 C回流液圖24主塔冷凝器物熱框圖圖25主塔冷卻器的物熱框圖_ _ Q 入 QV=92986650.*J/hQ出=QR Q熱損=10178328.16+0.05 92986650.9=14827660.7kJ / h冷卻水用量：冷卻水進水

27、冷卻器溫度為 25 C,出冷卻器溫度為40 C則：G2(40-25)4.184 100078158990.2kJ /h 1245.36t / h1500 40184所以每噸粗甲醇耗冷卻水用量1245.3643.2t / h28.825成品精甲醇冷卻水用量成品精甲醇帶入熱 Q入 23834 2.678 66 421911.8kJ/h精甲醇帶出熱Q出=23834 2.678 40=2553098.1kJ /h熱損失Q損=0.05 Q入 0.05 4212911.8kJ/h所以：Q余熱=Q入 Q出-Q損=1449168.1kJ/h則：所需冷卻水用量G3 1449163.1kJ/h23.1t/h(40

28、 25) 1000 4.184每噸粗甲醇耗水量G3= 23.1t/h =0.801t/h28.825t所以整個精儲過程中耗水量：G G1 G2 G3 461.1t/h+1245.36t/h 23.1t/h 1729.46t/h每噸粗甲醇好冷卻水量：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _GG1G G 15.99t/h+43.2t/h 0.801t/h 60.07t/h123第三章主精微塔塔板數(shù)的計算求各點的甲醇摩爾分率高級醇、堿在計算主精儲塔的理論板數(shù)時，由于重組分和堿液如；異丁醇 液等，其含量低，在計算過程中均以水計算。甲醇的摩爾質(zhì)量：Ma 32.042kg/kmol水的摩爾質(zhì)量：

29、Mb 18.02kg/kmol1）預精儲后主塔進料中甲醇的摩爾分率XfGa /MaGa/Ma Gb/Mb0.6070.733/32.042kg/kmol0.733/32.042kg/kmol 0.267/18.02kg/kmol2）精儲塔塔頂產(chǎn)品的摩爾分率Xdga /maGa/Ma Gb/Mb0.9960.998/32.042kg/kmol0.998/32.042kg/kmol 0.002/18.02kg/kmol 3）精儲塔塔釜殘液中的甲醇的摩爾分率XwGa /MaGa/Ma Gb/Mb0.01/32.042kg/kmol0.01/32.042kg/kmol 0.99/18.02kg/kmo

30、l0.00566精儲塔的處理能力1）主塔進料量F GXf.Ma (1 Xf).Mb33935kg/h0.607 32.042kg/kmol0.393 18.02kg/kmol1279.05kmol/h2）精儲段的物料衡算 塔頂流量為：D塔釜流量：WF W DF.xf W.x w D.xd求得：D 776.65kmol/hW=502.4kmol/h3.3平均相對揮發(fā)度查飽和蒸汽壓表得：65 C時甲醇飽和蒸汽壓Pch3oh 101.92kPa,水的飽和蒸汽壓:25.00kPa貝U： 65c時塔頂甲醇和水的相對揮發(fā)度aPcH30H101.92kPa34.0768印 2。25.00kPa120.74k

31、Pa105c時甲醇飽和蒸汽壓 PCH30H 394.9kPa,水的飽和蒸汽壓：P則：105C時塔頂甲醇和水的相對揮發(fā)度aPH2O394.9kPa o 3.2707120.74kPa所以主精儲塔的品均相對揮發(fā)度a24.0768 3.2702 3.6516理論塔板數(shù)1）因產(chǎn)品純度為Xd0.996殘液含甲醇為Xw 0.00566,則產(chǎn)品中含雜質(zhì)XDi1 0.996 0.004殘液中含水：xWi1 0.00566 0.99342）求最小理論板數(shù)Nmlog(-X Nm ,XD X wlog, 0.9961 0.00566、log()0.60.005668.25(包括再沸器)log 3.65163）求最小

32、回流比 RmRm1Xdm(1 Xd)m 1 XF 1 XF3.6516 1 0.6071 0.607查吉利蘭圖得：NNm 0.28 N 1求得：N=所以理論板數(shù)為12塊。5)確定進料板位置精儲段的最小理論板數(shù)Nm查飽和蒸汽壓表得：82c下甲醇的飽和蒸汽壓為 PCHOH 394.9kPa,水的飽和蒸 TOC o 1-5 h z V-z I I 1 I/汽壓為PH2O 120.74kPa, WJ 82c時甲醇和水的相對揮發(fā)度為23 包絲 217.25kPa 5 245Ph2o51.18kPa所以，精儲段的平均相對揮發(fā)度m、1. 3, 4.0768 4.245 4.16log(4 5)NmxDXFl

33、og m, 0.9961 0.607、log()1 0.9960.607325log 4.16. TOC o 1-5 h z N藉 N.又因為 0.28 所以：Nt 4.9塊N精1所以進料板位置為 第6塊塔板。3.5精儲塔的塔板效率1)已知條件：精儲段：塔頂溫度tD 65oC,進料溫度tF 82oC則 精儲段的平均溫度tm1 ( tD tF)/2 73.5oC提儲段：進料溫度tF 82C,塔釜溫度tW 105oC則 提儲段的平均溫度tm2 (tF tW)/2 93.5oC所以全塔的平均溫度為：tm (tm1 tm2)/2 83.5oCC時甲醇和水的黏度分別為：h2o 0.34 10 3Pa.S

34、ch3oh 0.277 10 3Pa.S則平均黏度為:3 2mCH3OH xFH2O(1 XF)0.302 10 Pa-S由板效率關(guān)聯(lián)公式：m m 1-103,則板效率應滿足關(guān)聯(lián)公式：Et 0-49( m m) 0-2450.49 (3.6516 0.302)0.245 0.478精微的粗甲醇不是簡單的甲醇-水的二元組合，其中還存在有與甲醇相對揮 發(fā)度較小的其它難分離組分。對精儲塔的板效率都有一定的影響，而且操作變量 如塔內(nèi)蒸汽速度、回流比、溫度、壓力等都有影響。故應降低板效率Et。2)理論板數(shù)與實際板數(shù)的關(guān)系：Np=Nt/Et所以實際板數(shù) Np =11.4/0.317=35.9映=36塊塔板

35、同理可得：精儲段實際塔板數(shù)N精4.9/0.317=15.46=1映塔板第四章精微段的主要尺寸的設(shè)計求取進料狀態(tài)q值原料進口溫度為82C,查表得進料的泡點溫度為：C,則進料平均溫度tm (71.1 82)/2 76.55oC.C下，查表得甲醇的摩爾熱容：CmA 87.5kJ .kmol 1.K 1甲醇的汽化潛熱：rA 27876kJ.kmol 1水的摩爾熱容：CmB 75.94kJ.kmol 1.K 1水的汽化潛熱：rB 29733kJ .kmol 1所以平均摩爾熱容CPm CmA.XA CmB -87.5kJ.kmol 1.K 1 0.607 75.94kJ.kmol 1.K 1 0.393

36、82.96kJ.kmol 1.K 1平均汽化熱：rm rA.xA rB.xB11127876kJkmol 1 0.607 29733kJkmol 1 0.393 28605.8kJ.kmol 1 又因為進料熱狀態(tài)q值：q 1 CPm T t 182.96(71.1 82) 0.968rm28605.8因為0q 2 A 2 3.14 1.45 . 1 1.015 L ccc 2所以 Aa 2 1.015、1.45 1.015sin5.362m1801.45本設(shè)計中所處理的物性為無腐蝕性，可選用6 =4mm碳鋼板，取篩孔直徑do=5mm, 篩孔按正三角形排列，取孔中心距為 t=3do=15mm.篩

37、孔數(shù)n為:n1.155At21.155 5.3630.015227525個開孔率:0.907 與 t0.0050.907 0.015210.1%氣體通過閥孔的氣速uo.Aa11.49-21.21m/s0.101 5.3625.4篩板的流體力學驗算塔板壓降1）干板阻力hc計算：干板阻力hc 由式 hc 0.0512UoCO由do/1.25查干板篩孔的流量系數(shù)圖得：Co0.795一一，2121 2 1037所以幾0.051 七 10370.0433m液柱0.795869.12）氣體通過液層的阻力hi的計算hi= ohLo:，w又因為Ua11.49At Af7.065 0.5091.75m/s所以F

38、oUa/7 1.75JH37 1.78,查充氣系數(shù)o與Fo關(guān)聯(lián)圖得:o 0.57故 h產(chǎn) ohL 0.57 0.07 0.0399m液柱3）液面表面張力的阻力：h 0.045860.00431m液柱 869.1 9.81 0.005 LLgdo其阻力很小，可以忽略。綜上所述：氣體通過每層塔板的液柱高度：hp hc hL hp chp hc hL h 0.0433m 0.0399m 0.00431m 0.0874m液柱所以：Pp hp Lg 0.0874 869.1 9.8 0.744kpa液面落差對于篩板塔而言，液面落差很小，故可忽略液面落差的影響。液沫夾帶液沫夾帶量由式e 5.7 1063.

39、2UaHt hfev液沫夾帶量，kg液/kg氣ua 2.54m. shf2.5hL 2.5 0.070.175m5.7 10 6e 3.2UaHt hf5.7 10 61.75345.86 10 3 0.65 0.1753.20.008kg液/kg 氣0.1kg 液/kg 氣故本設(shè)計中液沫夾帶量 a在允許范圍內(nèi) 漏夜對于篩板塔，漏夜點氣速Uo,min由式：Uo,min 4.4& J(0.0056 0.13 h) J V 即：Uo,min 4.4 0.7957(0.0056 0.13 0.07 0.00431)869.1/1.037 10.32m/s 實際孔速：Uo 21.21m/s Uomin

40、穩(wěn)定系數(shù)：K uo/uomin 2.055 1.5故在本設(shè)計中無明顯漏夜。液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)漏夜內(nèi)液層高Hd應服從Hd (Ht hw)的關(guān)系, 甲醇一水屬一般物系。取小=(Ht hw) 0.5 (0.65 0.0427) 0.346m又因為：Hd hp hL Hd2板上不設(shè)進口堰。則 hd 0.153 uo0.153 0.240.0088m(服枉)0.346m所以：Hd 0.1537 0.07 0.0088 0.2325m液柱 (HT hw)故本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。塔板負荷性能圖漏夜線由 Uo,min4.4Co7(0.0056 0.13hL h) l/ v 又因為: Uo,m

41、inM,minAahowhLhwhow 也 E L 1000 lw得 Vs,min4.4Co% (0.0056 0.13 hw ;熱2Lh3lh ) L/ Vl w54.840.0070 0.0556 L2/3Ls m/sVs m3/sVs,計算結(jié)果如表5 2所小:在操作范圍內(nèi)任取幾個Ls值，依上式計算出表5 2由上述數(shù)據(jù)可作出漏液線1液沫夾帶線以ev=,求Vs Ls關(guān)系如下：3.25.7 10 6 uaeHTVs6.556VV又因為：ua sAt Af7.065 0.509hf 2.5hL 2.5 hw，whw 0.0427m2.84 .八1.010003600Ls 231.950.427L

42、：3Ht hf 0.650.106 1.068 Ls230.544 1.068 Ls23hf2.50.0425 0.427 Ls230.106 1.068 Ls233.2所以：ev0.15.7 10 6Vs45.86 10 3 6.566 0.544 1.068L：3得：VS 28.9 56.74L2/3Ls,min0.006 1000 32 1.953 f-0.00166m3 s2.843600在操作范圍內(nèi)任取幾個Ls值，依上式計算出Vs,計算結(jié)果如表5-3所示:表5 3.3,Ls m/sVs m3/s由上述數(shù)據(jù)可作出液沫夾帶線 2。液相負荷下限線對平直堰而言，取堰上液層高度 how=,取E

43、=則據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線3液相負荷下限線以8 =5s作為液體在降液管中停留時間的下線Af% 匚5Ls故L axs,maxAf Ht0.509 0.650.0662 m3,s據(jù)此作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上線限4液泛線令 Hd Ht hw由 Hd hp 兒Hd；hphc h,h;h,八A hw how聯(lián)立得：Ht o1 hwo 1how hchdh 忽略 h將how與Ls, hd與Ls, hc與Vs的關(guān)系代入上式整理得：aV： b cLS dLs3其中：a0.051AAV 0.000299b Hto 1 hw 0.2790.153lw.ho8.452.84 e 51

44、000 lw0.02725求得：0.000299V：0.279 0.698LS 0.0272父3在操作范圍內(nèi)任取幾個Ls值，依上式計算出Vs,計算結(jié)果如表5-4所示:表5 4Ls m3/sVs m3/s由上述數(shù)據(jù)可作出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負荷性能圖。篩板塔的負荷性能圖如圖5-2所示，在篩板塔的負荷性能圖上作出操作點 P,連接OP,即作出操作線由圖可 以看出 該篩板的操作上線為液沫夾帶控制，下限為漏液線。查圖得Vs,max 22.78m3 sV.5.23m3 s圖52提儲段塔板負荷性能圖故操作彈性為：(Vs,maxV22.785.234.356s ,min第六章輔助設(shè)備的設(shè)

45、計及選型塔體結(jié)構(gòu)塔頂空間塔頂空間指的是塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距，一般取遠高于板間距（甚至高出一倍以上）。所以可設(shè)塔頂空間 Hd 1.8Ht 1.8 0.65m 1.17m 塔底空間塔底空間是指塔內(nèi)最下層塔板到塔底的間距，其值有如下二因素所決定，即：1）塔內(nèi)儲液空間依儲存液量停留時間而定，設(shè)停留時間為4min。又因為：L 2791.42kmol/h 46.52kmol / minLwm由 tw 105C,查表得： A 713.39kg/m3B 954.6kg/m3(1 Xw)/333 951.39kg / m 0.01/ 755.25kg /m 0.99/980.5kg /mMlw Xw.MA

46、 (1 Xw).MB m0.0514 32.042kg/kmol(1 0.0514) 18.02kg/kmol 18.74kg/kmol所以：mLW 46.52kmol/min 18.74kg/kmol 4min 3487.1kgm d2h又V m -d-解得：h 0.518m人孔每隔56塊板設(shè)一個人孔，本設(shè)計設(shè)又 7個人孔，因為板間距為650mm600mm所以設(shè)人孔處無須加高。人孔直徑設(shè)為 500mm.塔圖塔高：H N Nf 1 Ht NfHf Hd Hw其中：H塔高；N實際塔板數(shù)；N f-進料板數(shù)；H一進料板處間距，；H l塔底空間；H塔頂空間；H N Nf 1 Ht NfHf Hd Hw36 1 1 0.65 1 0.70 1.17 0.518 1.726.19m精儲塔的附屬設(shè)備再沸器本設(shè)計采用的是立式熱虹吸式再沸器， 其原理是再沸器液體被加熱部分汽化， 使 再沸器與塔間產(chǎn)生靜壓差，促使塔底液體被“虹吸”進入再沸器。在再沸器內(nèi)氣 化后返回塔。因而可使塔液體循環(huán)。.產(chǎn)品冷卻器假設(shè)產(chǎn)品從65 c冷