【正文】 7 6 6 . 9VDVDt t?? ? ? ???℃ 塔釜溫度 tW 1001 0 0 9 2 . 9 9 9 . 6 20 5 . 3 1 0 . 2 8 1 8 0WWt t?? ? ? ???℃ 進(jìn)料液溫度 tF 6 8 . 06 8 . 0 7 0 . 0 6 8 . 2 58 5 . 6 2 6 8 . 4 9 8 3 . 5 0 8 5 . 6 2FFt t?? ? ? ???℃ 回流比的確定：由表 9 的數(shù)據(jù)繪制 xy 圖 由圖（圖略）可知進(jìn)料平衡曲線為不正常平衡曲線，為減小誤差，用作圖法求最小回流比 Rmin， 由點(diǎn) a（ xD,xD）向平衡線作切線，交軸于 b（ 0， ），即精餾操作線截距 ?? ，所以 ??R ，所以 min ? 。 表 28 二甲醚 甲醇平衡時(shí)的 t、 x、 y 數(shù)據(jù) 平衡溫度 /℃ 40 50 60 70 80 液相 DME x/mol % 氣相 DME y/mol % 平衡溫度 /℃ 90 100 110 120 液相 DME x/mol % 氣相 DME y/mol % 0 0 （ 1） 物料衡算 已知：進(jìn)料 36 20 .37 5 /F kg h?? ， hkmolF /? 4 6 . 0 7 / , 3 2 . 0 4 /D M EM k g k m o l M k g k m o l?? 甲 醇 0 . 9 2 9 6 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 9 2 9 6 ) 3 2 . 0 4 4 5 . 0 8 /FM k g k m o l? ? ? ? ? ? 95 / 7 / 7 5 / 4Fx ???， / 7 / 7 / 4Dx ???， 0. 5 / 46 .0 7 . 5 / 46 .0 7 99 .5 / 32 .0 4Wx ? 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 22 根據(jù)物料衡算方程解得 hk m o lWhk m o lD /,/ 2 5 ?? 采用泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求得進(jìn)料溫度為 3 2 .94 0 3 2 .98 1 .5 1 0 0 .0 9 2 .9 6 1 0 0 .0Ft ?? ??? ?? ℃ 此溫度下， ??ABBA xyxy? hk m olDRVVFqLLhk m olDRLRRXXRFDFD/)1(48,/1)1(11m i nm i n??????????????????????????????????????? 表 29 物料衡算結(jié)果表 物料 流量（ kmol/h） 組成 物料 物流（ kmol/h） 進(jìn)料 塔頂產(chǎn)品 D 塔底殘液 W 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? 再生塔 回收塔的原料液來源于汽化塔、初餾塔、精餾塔的釜?dú)堃?，一同進(jìn)入回收塔進(jìn)行精餾回收甲醇，作為原料液回收循環(huán)利用，這無論是在經(jīng)濟(jì)上還是環(huán)保上都是需要的。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 20℃ 的冷卻水，選升溫 10℃ ，即冷卻水的出口溫度為 35℃ 。kmol1) Tc/K 甲醇 水 100 8430 9729 由沃森公式計(jì)算塔頂溫度下的潛熱 22110 .3 81()1 rVVrTHH T?? ? ? ? ℃ 時(shí)，對甲醇：22 2 7 3 . 1 5 6 5 . 1 8 0 . 6 6 05 1 2 . 6rCTT T ?? ? ? 11 2 7 3 . 1 5 6 4 . 6 50 . 6 5 95 1 2 . 6rCTT T ?? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0. 381 08430 ( ) 8420 .5971 9rH ?? ? ? ??甲 kcal/kmol 對水，同理得 Tr2=， Tr1= 蒸發(fā)潛熱 0 .3 81 3972 9 ( ) 101 381 6rH ?? ? ? ??水 kcal/kmol 對于全凝器作熱量衡算（忽略熱損失），選擇泡點(diǎn)回流，因?yàn)樗敿状己亢芨撸c露點(diǎn)相接近，所以 ( 1 )V D L D D DI I x H x H? ? ? ? ? ?甲 水 代入數(shù)據(jù)得 0 . 9 8 2 4 8 4 2 0 . 5 9 7 ( 1 0 . 9 8 2 4 ) 1 0 1 7 4 . 3 3 8 8 4 5 1 . 4 6 3V D L DII ? ? ? ? ? ? ? kcal/kmol hkgttC QWQPCcCC/ 0 1 8 7 8 020)( 3 51 0 2 8 1 7 0 7)(k c a l / h6 0 2 8 1 7 0 7 .98 4 5 1 .4 6 31 2 9 4 .51)( 4 .5 112??????????冷卻劑的消耗量 （ 3）加熱器的熱負(fù)荷及全塔熱量衡算 選用 (℃ )飽和水蒸氣為加熱介質(zhì) 表 11 甲醇、水在不同溫度下混合的比熱容 [單位： kcal/(kg.℃ )] 甲醇 ? 1 ? 1 ? 1 ? 1 ? 1 ? ? 水 1pC ? 1pC ? 2 1pC ? 1pC ? 1pC ? 2 1pC? ? 甲醇 1 ( ) 0 .7 2 5 ( 6 5 .0 1 6 8 .2 5 ) 2 .3 5p L D FC t t? ? ? ? ? ? ? 1 ( ) 0 .7 8 2 ( 9 9 .6 2 6 8 .2 5 ) 2 4 .5 3p W FC t t? ? ? ? ? ? ? 水 2( ) 1 ( 6 5 .0 1 6 8 .2 5 ) 3 .2 4p L D FC t t? ? ? ? ? ? ? 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 26 2 ( ) 1 ( 9 9 .6 2 6 8 .2 5 ) 3 1 .3 7p W FC t t? ? ? ? ? ? ? 6 5 . 0 1 126 8 . 2 5 [ ( 1 ) ] ( 0 . 7 2 5 0 . 9 9 1 0 . 0 1 ) ( 6 5 . 0 1 6 8 . 2 5 ) 2 . 3 6p p D p DC d t C x C x t??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 9 9 . 6 2 126 8 . 2 5 [ ( 1 ) ] ( 0 . 7 8 2 0 . 0 0 5 1 0 . 9 9 5 ) (9 9 . 6 2 6 8 . 2 5 ) 3 1 . 3 4p p W p WC d t C x C x t? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 則有 a l / h 9 7 1 1 8 . 7 k c( 2 . 3 6 ) 3 ???????? ? tpCDC p d tDQ d hk c a ltpCWdtpCWQw / 2 7 6 7 ?????????? ? 對全塔進(jìn)行熱量衡算 F S D W CQ Q Q Q Q? ? ? ? 為了簡化計(jì)算，以進(jìn)料焓，即 ℃ 時(shí)的焓值為基準(zhǔn)做熱量衡算 S D W C FQ Q Q Q Q? ? ? ? =++=107 kcal/h 塔 釜 熱 損 失 為 10% ，則 η= ，則 hk c al Ss /107 0 100 3 77 ?????? ? 7 73 . 6 6 0 1 1 04 . 6 6 1 00 . 9SS ? ?? ? ? ? ?kcal/h 式中 SQ——加熱器理想熱負(fù)荷； SQ?——加熱器實(shí)際熱負(fù)荷； DQ——塔頂餾出液帶出熱量； WQ——塔底帶出熱量?！?)，則 合成塔的出口溫 度為 : Ct oo 2431 8 . 0 2 ) 1 1 . 81 3 2 . 8 73 2 . 0 46 3 . 9 84 6 . 0 7( 1 2 5 . 8 9 2 9 4 0 9 3 3 4 ??????? 初餾塔 （ 1）由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法可求塔頂溫度 Dt 、塔底溫度 Wt 、泡點(diǎn)溫度 Dt? Dt =℃ ， Wt =℃ 注：下標(biāo) 1 為 DME,下標(biāo) 2 為甲醇?！?)= kJ/(kmol℃ )= kJ/(kmol℃ )=(kmol℃ )= kJ/(kmol 二甲醚的比熱容采用摩爾定壓方程 23,pmC A B T C T D T? ? ? ?計(jì)算得出（數(shù)據(jù)來自于化學(xué)工程師手冊 P59），甲醇的比熱容查自于化工工藝手冊上冊 2702 Dt 溫度下： 1pC? kcal/(kmolK) 12 ( 1 ) 6 6 . 8 3 0 . 9 9 8 6 4 4 . 3 6 ( 1 0 . 9 9 8 6 ) 6 6 . 8 0 / ( )p D p D p DC C x C x k J k m o l K? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Wt 溫度下： 1pC? kcal/(kmolK) 12 ( 1 ) 8 0 . 1 1 0 . 0 0 3 4 8 3 4 8 . 0 6 ( 1 0 . 0 0 3 4 8 3 ) 4 8 . 1 7 / ( )p W p W p WC C x C x k J k m o l K? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Dt 溫度下： 1 /kJ kg? ? 2 1 1 7 2 .1 2 /kJ kg? ? 12 ( 1 ) 3 8 9 . 1 9 0 . 9 9 8 6 1 1 7 2 . 1 2 ( 1 0 . 9 9 8 6 ) 3 9 0 . 2 9 /DDx x k J k g? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 注：數(shù)據(jù)來源于化工工藝設(shè)計(jì)手冊 [3]2819 塔頂 12 ( 1 ) 4 6 . 0 7 0 . 9 9 8 6 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 9 9 8 6 ) 4 6 . 0 5 /DDM M x M x k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 2）塔頂以 0℃ 為基準(zhǔn)， 0℃ 時(shí)塔頂上升氣體的焓值為 VQ hkjVtCVQ DPV / 4 5 0 1 ??????????? ? （ 3）回流液的焓 RQ 1 ? kcal/(kmolK) 12 ( 1 ) 6 6 . 9 5 0 . 9 9 8 6 4 4 . 5 1 ( 1 0 . 9 9 8 6 ) 6 6 . 9 2 / ( )p p D p DC C x C x k J k m o l K? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 30 hkjtCLQ DPR / 7 06 ???????? （ 4）餾出液的焓 DQ 因?yàn)轲s出口與回流口組成一樣，所以 6 6 .9 2 / ( )pC kJ km ol K?? hkjtCDQ DPD / 7 6 9 4 ??????? （ 5）冷凝器消耗 CQ hkj DRVC / 0 0 2 4 7 6 9 4 7 0 6 4 5 0 1 2 ??????? （ 6）進(jìn)料口的焓 FQ Ft 溫 度 下 ： 1 6 7 .2 1 / ( )pC kJ km ol K??， 2 ? kcal/(kmol 甲醇的比熱容查自于化工工藝手冊上冊 2702，水的比熱容查自于天大修訂版化工原理上冊附錄。K)， 2pC? kJ/(kmolK)， 2pC = kJ/(kmol （ 2）填料的。K)] 熱量 Q（ kj/h） 2709863 三、主要設(shè)備的工藝計(jì)算及設(shè)備的選型 汽化塔 理論板數(shù)、塔徑、填料選擇及填料層高度的計(jì)算 （ 1）理論板數(shù)的計(jì)算 由于本次設(shè)計(jì)時(shí)汽化塔的相對揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡捷法求得，應(yīng)用圖解法。K)， 2pC =(kmolK)， 2pC? kJ/(kmolK) 12 ( 1 ) 6 7 . 2 1 0 . 9 2