【正文】 gn of trays structure.Water vapor provide enough heat in tower bottom. Theoretical plate number of , tower efficiency of , The actual number of trays of 27, Feed location locates in sixteenth trays above the stripping section by calculation, Column diameter of the rectifying section of meters, column diameter of the stripping section of meters and effective tower height of meters in the main process size design calculations of float valve tower. each index data are in line with standards In order to ensure the smooth progress of the rectification process and improve efficiency as much as possible by checking hydrodynamics of float valve tower which drawed load performance with Auto CAD.Keywords: DME 。 Separation寧夏理工學院畢業(yè)設計III畢業(yè)論文（設計）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設計）是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件） 。產(chǎn)品要求： 二甲醚≥99％（摩爾含量） 產(chǎn)品規(guī)格、性質(zhì)及用途（一）產(chǎn)品規(guī)格：二甲醚≥99％（摩爾含量）（二）二甲醚性質(zhì) 二甲醚亦稱甲醚（DME） ，化學分子式（CH 3OCH3） ，分子量為 ，是重要的甲醇衍生物，沸點24℃，凝固點140℃。 二甲醚為易燃氣體，在助燃物的存在下，接觸熱、火星、火焰易燃燒爆炸。二甲醚為弱麻醉劑，對呼吸道有輕微的刺激作用，長期接觸使皮膚發(fā)紅、水腫、生皰。二甲醚的物理性質(zhì)見表 [2]。mL1 熔融熱/kJmL1 25℃熵/J/(mol與 LPG 灶基本通用，使用方便，不需預熱，隨用隨開。 二甲醚液化后還可以直接用作汽車燃料，是柴油發(fā)動機的理想替代燃料。二甲醚還具有使噴霧產(chǎn)品不易受潮的特點，加之生產(chǎn)成本低、建設投資少、制造技術簡單，是一種新一代理想氣霧劑。（3）用作化工原料 二甲醚是一種重要的化工原料，可用來合成許多種化工產(chǎn)品或參與許多種化工產(chǎn)品的合成。二甲醚還可合成氫氰酸、甲醛等重要化學品。CO 2和二甲醚分離比較困難，分離CO 2和二甲醚是整個分離工藝的難點和關鍵 [5]。分離后的 DME部分回流到吸收塔S2作為吸收劑，其余部分作為產(chǎn)品外送。 丹麥托普索公司提出的二甲醚分離工藝 是丹麥托普索公司提出的二甲醚分離工藝 [8]。不足之處是產(chǎn)%，不能滿足生產(chǎn)精二甲醚的需要，并且缺少CO 、H 2回收系統(tǒng)，第二個甲醇脫水反應器后面缺少二甲醚與水的分離塔。自高壓閃蒸塔出來液相部分主要是甲醇、水、二甲醚和少量CO2，被加熱到200℃~315℃后進入甲醇脫水反應器，~，反應產(chǎn)物進入二甲醚閃蒸塔，在38℃~149℃，~，閃蒸氣體進入二甲醚—CO2精餾塔進行精餾得二甲醚產(chǎn)品，液相進入醇水精餾塔，塔底廢水達標排放，甲醇加熱后循環(huán)回脫水反應器再次反應。另外，采用二級甲醇脫水反應可以進一步提高二甲醚轉(zhuǎn)化率，但裝置投資和操作費用加大。工藝中如采用乙醇作吸收劑，反應尾氣中的二甲醚回收率大于96%（此時反應尾氣中的CO2 在乙醇溶劑中的吸收量達40%），采用適當辦法事先將乙醇溶劑夾帶的CO2脫去，然后將含有二甲醚的乙醇溶液送入解吸餾塔中。 華東理工大學提出的合成氣一步法二甲醚分離工藝 是華東理工大學提出的合成氣一步法制二甲醚合成與精餾工序流程 [11]。閃蒸罐底流產(chǎn)物醇醚溶液，在80℃~150℃ ，進入二甲醚精餾塔，塔頂溫度20℃~90℃，塔底溫度150℃~220 ℃，~，塔頂?shù)枚酌旬a(chǎn)品，塔底粗甲醇溶液進入甲醇回收塔，在塔頂溫度40℃~90℃ ，塔底溫度80℃~150℃，寧夏理工學院畢業(yè)設計 8 ~，精餾分離，底流產(chǎn)物為軟水循環(huán)使用，塔側(cè)線產(chǎn)物為精甲醇，高級醇濃集于精餾塔底部，通過側(cè)線抽出。 技術選用 合成氣一步法二甲醚分離工藝綜合考慮擬選用合成氣一步法二甲醚分離工藝，分離二甲醚、甲醇和水的三元體系。并且10℃左右制冷成本明顯低于20 ℃左右的成本。（四）計算基準：D =1108247。物料為飽和液體進料，故進料的泡點溫度為進料溫度。/.????（三）塔釜泡點溫度計算操作壓力：P 總 =1520mmHg。①相對揮發(fā)度本設計以 DME 為輕關鍵組分 A；CH 3OH 為重關鍵組分 B；H 2O 為非重關鍵組分 C；以重關鍵組分為基準物，即 =1。s20 0 80 100 120 表 水黏度數(shù)據(jù)表溫度/℃ 6 97 98 110 120黏度/mPa 精餾塔主要尺寸計算（一）流量計算平均相對分子質(zhì)量根據(jù):（式 2. 25）1=()2DFM??精（式 2. 26）W提（式 2. 27）iiy?計算平均相對分子質(zhì)量得表 :表 相對分子質(zhì)量數(shù)據(jù)表平均相對分子質(zhì)量 氣相 液相精餾段 提餾段 （1）進料組成：DME： ,(kmol/h)xDMEF?CH3OH： 3,59CHOH2O： 2,.(l/)x（2）精餾段：氣相流量：（式 2. 28）LRD?(1)(.531)(kmol/h)VLDR??????寧夏理工學院畢業(yè)設計 22 (m/s)60VSM????液相流量： .(kol/h)LRD ????（3）提餾段：氣相流量： (kol/h)V??(m/s)??? ??液相流量：（式 2. 29）LF??(kol/h)LF????????（二）塔徑的計算（1）計算公式（式 2. 30）4uSVD???D：塔徑（m）：塔內(nèi)氣體流量SV3/su：空塔內(nèi)氣速 m/su=安全系數(shù) max?由《板式精餾塔設計》P28 得：（式 2. 31）()LVsbkC?????：極限空塔氣速 m/smax?寧夏理工學院畢業(yè)設計 23 C：負荷系數(shù)（可由史密斯關聯(lián)圖查出）：分別為塔內(nèi)氣液兩相密度V?L 3kg/m（2）精餾段塔徑計算： ()????（ ）取板間距 HT=，h L=。?將其代入公式 ()()(m/s)LVsbk????????取安全系數(shù)為 ，則 u= 安全系數(shù)==(m/s)。浮閥塔塔板上孔的總面積與塔的有效面積之比大于 。塔徑 D=。一般 不應小于 6mm,以免液體在堰上分布不均。t? .(m)275aAtN????該塔采用分塊式塔板，而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用 ，故采用 =75mm。塔徑 D′=。.84()10hOWWLhEl??因為 ??查《化工原理》下冊 P163 圖 38 液流收縮系數(shù)計算圖得 E= 代入公式得：2 23 ()15().49(m)10015hOWWLhEl? ??????，符合要求。d?即: 22212122()sinsin()()8080ddWddoolRRRRWD?????? ????????代入數(shù)據(jù)得： 22211 ().5sin80..(.)05(.5)8743dd dooW????? ???? ??試差法解得 。hLl??查《化工原理》下冊 P163 圖 38 液流收縮系數(shù)計算圖得 E= 代入公式得：2 23 ()3().4(m)10127hOWWLhEl? ??????，符合要求。閥孔氣速：寧夏理工學院畢業(yè)設計 30 (m/s)????每層塔板上的浮閥數(shù)： ??取破沫區(qū)寬度：WS′=80mm= (80~110mm 之間)邊緣區(qū)寬度：WC′=50mm= (30~50mm 之間)對于雙溢流塔板，由《化工工藝設計手冊》P517 鼓泡區(qū)面積：22122111[sin][sin]8080ao oxxAxRRxR??? ???????式中： .()(05.).7(m)22dSD????1.(CRW?1 .162)dx???[].. oA?????????浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，精餾段取同一橫排的孔心距 t=，估算相鄰兩排孔中心線距離 t? (m)267AatN????該塔采用分塊式塔板，而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用 115mm，故采用 =100mm。液體力學驗算內(nèi)容有以下幾項：塔板壓降、液泛、霧沫夾帶、漏液及液面落差等。=.5?（1）精餾段： ()().2()TWHh??????76175mdpLd寧夏理工學院畢業(yè)設計 34 可見精餾段 ，符合防止淹塔的要求。 %??????????泛 點 率 0%.78VSLFTkcA???????泛 點 率 . ??根據(jù)經(jīng)驗，對于大塔，為避免過量物沫夾帶，應控制泛點率不超過 80%。Ve? 塔板負荷性能圖（一）霧沫夾帶上限線按泛點率=80％來計算，則 =80%%VSSLLFbZkcA????（1）精餾段 SVL?????整理得： ..SS?在操作范圍內(nèi)任取若干個 值，算出相應的 值列于表 中：SLSV表 操作范圍內(nèi) LS 相應的 VSLS /m3/s VS /m3/s （2）提餾段寧夏理工學院畢業(yè)設計 37 %80021S SVL???????整理得： .???在操作范圍內(nèi)任取若干個 值，算出相應的 值列于表 中：L?SV?表 操作范圍內(nèi) LS′ 相應的 VS′LS′/m3/s VS′/m3/s （二）液泛線 （式 2. 222 ()()(1)[()]VoS STWoWLWo Wu LHh hEglhl???????45）（1）精餾段： 222 ()(1)[()].5VoS SoWLWo Wu LhEglhl?????22 2 3223. .+.+()]. . SSSSVL? ??????整理得：??在操作范圍內(nèi)任取若干個 值，算出相應的 值列于表 中：SV表 操作范圍內(nèi) LS 相應的 VSLS /m3/s VS /m3/s （2）提餾段：①兩邊降液管降液： 222 ()(1)[()].45VoS SoWLWo WuLLhEglhl???? ???? ?22 2 ..+. +()] S??? ???2 SVL??????寧夏理工學院畢業(yè)設計 38 整理得：22 SSVL??????在操作范圍內(nèi)任取若干 LS′個值，算出相應的 VS′值列于表 中：表 操作范圍內(nèi) LS′ 相應的 VS′LS′/m3/s VS′/m3/s ②中間降液管降液： 222 ()(1)[()].518VoS SoWLWo WuLLhEglhl???? ???? ?22 2 60..3+. +.5+()].. SSSS LVLL?? ? ??????????（ ） （ ）整理得：?????在操作范圍內(nèi)任取若干個 值，算出相應的 VS′值列于表 中：S?表 操作范圍內(nèi) LS′ 相應的 VS′LS′/m3/s VS′/m3/s 從表中數(shù)據(jù)可以看出提餾段液泛線以兩邊降液管降液為準。（六）負荷性能圖（1）精餾段寧夏理工學院畢業(yè)設計 40 首先在 AutoCAD 中會出 x、y 坐標，而后按以下步驟作圖：①并將求得的物沫夾帶上限線上的點繪制在坐標系中，將點連接成線，該線即為物沫夾帶上線限。⑤將漏液線上的點繪制在坐標系中，并將點連接成線，該線即為漏液線。③按照固定的液氣比，由圖 查出以下數(shù)據(jù)：塔板的氣相負荷上限： =()SV3(/s)塔板的氣相負荷下限： =操作彈性： maxin()?（2）提餾段寧夏理工學院畢業(yè)設計 41 首先在 AutoCAD 中會出 x、y 坐標，而后按以下步驟作圖：①并將求得的物沫夾帶上限線上的點繪制在坐標系中，將點連接成線，該線即為物沫夾帶上線限。⑤將漏液線上的點繪制在坐標系中，并將點連接成線，該線即為漏液線。②塔板的氣相負荷上限完全由兩邊降液液泛線控制,操作下限由漏液線控制?！鍰ME/kJ/kmolCH3OH/kJ/kmol20 —— 寧夏理工學院畢業(yè)設計 44 0 —— 80 100 120 —— —— 表 水汽化熱數(shù)據(jù)表溫度/℃ 96 98 118 120Hv /J/mol 40788 40692 39708 39607用插值法計算，得以下表 數(shù)據(jù)：表 插值計算后比熱容、汽化熱數(shù)據(jù)表CP(比熱容) Hv(汽化熱)溫度/℃DME/kJ/kmol圖 冷凝器熱量衡算簡圖Q