【正文】 據(jù)繪制 xy 圖 用作圖法求最小回流比 minR 由于進料為泡點進料 q=1，所以畫 q 線與平衡線交點，用交點坐標(biāo) x,y 求最小回流比 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 圖 22 作圖法求最小回流比 ????BAPP? ? ??????? 8 205 81 33 5 81 339 94m i n qq qD xy yxR 操作回流比可取為最小回流比的 ～ 倍，所以取 ?? RR = 所以，回流比確定為 ?R ??? DRL =???? FqLL39。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。 ② 冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是 水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。故選用 32℃ 的冷卻水 ,選升溫 10℃ ，即冷卻水的出口溫度為 42℃ . 根據(jù)資料所提供的數(shù)據(jù)， Dt =℃ ， Wt =℃ 注：下標(biāo) 1 為甲醇，下標(biāo) 2 為水。則 ???? 0 7 1 7rQW Bh 理論塔板數(shù)計算 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)用蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁 圖解法。39。39。339。目前，填料的開發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個方面進行。 精餾段： G? =， L? =， ? =， a =250 32/mm ，L? = smPa? ， L = kg/h， G = kg/h， A = 代入式中求解得 ?fu 空塔氣速 ?? fuu = m/s 體積流量 ?SV ????? uVD S? 圓整后： ?D 3000mm，空塔氣速 ?u 提餾段： G? =， L? = kg/ m3， ? =， a =250 32/mm ，L? = smPa? ， L =， G = kg/h。 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。33 VS VV ?進料： ???? VS VV ? 精餾段： ????? 2 21 SSS VVV 提餾段： ????? 2 3239。339。3 LML =塔底質(zhì)量流量： W==表 212 塔底部數(shù)據(jù)結(jié)果表 符號 kmolkgM/ 3/mkgV? 3/mkgL? smPaL?? ? ? ? ?hk m o lhkg W //// 摩爾質(zhì)量 流量 數(shù)值 ? ? ?????? FF xMxMM 121 +()= kg/kmol 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 28 頁 ? ? ??? ??? ? kg/ m3 由于 Fx =? 1a =， 2a = ??? 22111 ??? aaL ?? cm3/g 所以 ?L? g/ cm3= kg/ m3 ?? 239。 圖 23 加壓塔求理論塔板數(shù)的圖解法 塔頂溫度下： ?AP = ?BP = ????BAD PP? 塔底溫度下： ?AP = ?BP = 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁 ?? ??BAW PP? 全塔平均揮發(fā)度： ??? WDm ??? 因為塔底設(shè)有再沸器，所以精餾塔理論板數(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。 因釜殘液幾乎為水，故其焓可按純水進行計算，即 ??? 39。 [7] 本設(shè)計建廠地區(qū)為永城。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。 表 24 物料衡算表 物料 流量（ kmol/h） 組成 物料 物流（ kmol/h） 進料 F 甲醇 水 塔頂產(chǎn)品 D 甲醇 水 塔底殘液 W 甲醇 水 精餾段上升 蒸汽量 V 提餾段上升 蒸汽量 V’ 精餾段下降 液體量 L 提餾段下降 液體量 L’ 熱量衡算 ① 加熱介質(zhì)的選擇 常用的加熱劑有飽和水蒸汽和煙道氣。 代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓 ?BP =。 全塔高度 =塔頂空間 +塔內(nèi)液體分布器高度 +塔底空間 +裙座高度 +填料層高度 H=+++7+= 根據(jù)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)選取塔徑為 2800mm。座圈焊固在基礎(chǔ)環(huán)上，基礎(chǔ)環(huán)的作用，一是將載荷傳給基礎(chǔ)，二是在它的上面焊制地腳螺栓座，地腳螺栓座是由兩塊筋板、一塊壓板和一塊墊板組成，地腳螺栓正是通過地腳螺栓座將裙座牢牢地固定在基礎(chǔ)上。對于填料塔而言，塔底空間是指最后一層填料底線到塔底切線的距離。本設(shè)計取塔頂空間為 。 全塔高度和塔徑的確定 精餾段填料選擇為 TJW2 型，精餾段填料高度為 3650mm，提餾段填料選擇為 TJH50 型，提餾段填料高度為 11200mm，全塔填料高度為 14850mm，即 。 [8] 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 計算參數(shù) 表 21 加壓下甲 醇 水平衡數(shù)據(jù)表 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 ℃ 的摩爾分數(shù) 的摩爾分數(shù) ℃ 的摩爾分數(shù) 的摩爾分數(shù) 134 129 135 140 145 130 148 150 155 158 131 160 165 168 132 170 172 133 表 22 甲醇的汽化熱 溫度， ℃ 汽化熱，kJ/kg 溫度， ℃ 汽化熱，kJ/kg 溫度， ℃ 汽化熱，kJ/kg 0 80 160 20 100 180 40 120 200 60 140 220 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 表 23 常壓下甲醇 水平衡數(shù)據(jù)表 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液相 中甲醇 氣相中甲醇 ℃ 的摩爾分數(shù) 的摩爾分數(shù) ℃ 的摩爾分數(shù) 的摩爾分數(shù) 100 物料衡算 預(yù)精餾塔的目的是首先對從合成塔過來的粗甲醇進行初步精餾，主要目的是除去其中的輕餾分，將甲醇作為重組分留在塔底以作為后續(xù)塔的進料，通過后面的加壓塔、常壓塔和回收塔對甲醇精餾得到精甲醇，因此預(yù)精餾塔的主要產(chǎn)品是輕餾分，所以此塔的物料衡算應(yīng)取輕餾分的量進行計算。 常壓精餾塔精餾的熱量來自于進入常壓精餾塔再沸器 E106 的加壓精餾塔頂甲醇蒸汽的冷凝熱。 出 加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。 預(yù)精餾塔 T101 頂部出來的氣相，首先進入預(yù)精餾塔一級冷凝器 E102的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 ℃ ,冷卻下來的液體進入預(yù)精餾塔回流槽 V101 中；回流槽 V101 中的甲醇溶液，經(jīng)預(yù)精餾塔回流泵送入預(yù)精餾塔 T101 的頂部作回流液。 1. 密度 甲醇水溶液的密度，隨著溫度的降低而增加；在相同的溫度下，幾乎是隨著甲醇濃度的增加而均衡的減小，如表 16 所示。它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物質(zhì)，因此，只有用特殊的方法才能制的完全無水的甲醇。 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 表 13 甲醇的一般性質(zhì) 性 質(zhì) 數(shù) 據(jù) 密 度 (0℃ ) 相對密度 沸 點 ～ ℃ 熔 點 ― ℃ 閃 點 16℃ (開口容器 )， 12℃ （閉口容器） 自 燃 點 473℃ （空氣中）， 461℃ （氧氣中） 臨界溫度 240℃ 臨界壓力 105Pa() 臨界體積 蒸 汽 壓 104Pa()(20℃ ) 熱 容 ～ (g因此生產(chǎn)上常用測量和控制靈敏板的溫度來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。但對高純度分離時，在塔頂（或塔底）相當(dāng)一段高度內(nèi)，溫度變化極小。 精餾塔的 產(chǎn)品質(zhì)量控制和調(diào)節(jié) 精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量通常是指餾出液及釜殘液的組成達到規(guī)定值。 當(dāng)進料狀況 （ Fx 和 q）發(fā)生變化時，應(yīng)適應(yīng)改變進料位置。 回流比增加，使塔內(nèi)上升蒸汽量及下降液體量均增加，若塔內(nèi)氣液負荷超過允許值，則應(yīng)減小原料液流量。同時回流比增大，提餾段操作線斜率 39。根據(jù)全塔物料衡算可知，對于一定的原料液流量 F，只要確定了分離程度 Dx 和 Wx ,餾出液流量 D 和釜殘液流量 W 也就被確定了。如此不斷汽化、冷凝操作，最后使混合液中的組分幾乎以純組分被分離開來。 對于在一定溫度下，由 A 和 B 兩種物質(zhì)組成的雙組分理想溶液的平衡系統(tǒng)，可以通過上述的拉烏爾定律和道爾頓定律來求取理想溶液系統(tǒng)的氣液相平衡關(guān)系式如下： )/()( *** babA PPPPX ??? AB XX ??1 AaA XPP ?? * 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 AB YY ??1 AA YPP ?? AB PPP ?? 式中： AX 、 BX 為溶液中組分 A 和組分 B 的摩爾分數(shù)； *aP 、 *bP 為純正組分 A 和 B 在同一溫度下的飽和蒸汽壓； AY 、 BY 為氣相中組分 A 和組分 B 的摩爾分數(shù)； AP 、 BP 為氣液相平衡時氣相中 A 和 B 蒸汽分壓； P為理想溶液達到平衡時溶液上方的汽相總壓。經(jīng)過在精餾塔內(nèi)反復(fù)多次連 續(xù)地進行這種熱質(zhì)傳遞，最終實現(xiàn)關(guān)鍵輕組分在塔頂高濃度集聚、重組分在塔底高濃度集聚的分離過程。 液相混合物在飽和狀態(tài)下，氣相中各組分相對組成與原液相中的相對組成不同，在氣相組成中，揮發(fā)度高的組分的濃度高些，分壓高些，揮發(fā)度低的組分濃度相對低些，分壓也低些；在液相組成中正好相反，揮發(fā)度低的組分的濃度高些，揮發(fā)度高的組分的濃度低些；相對揮發(fā)度