【正文】 ...........................................................................47 地腳螺栓計算 ...........................................................................................47 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 ............................................................47 地腳螺栓直徑 ....................................................................................487 輔助設(shè)備設(shè)計 .................................................................................................49 儲罐的選擇 ...............................................................................................49 儲罐的計算與選型 ............................................................................49陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 泵的選擇 ...................................................................................................49 通風(fēng)機的選擇 ...........................................................................................50 通風(fēng)機的選擇 ....................................................................................50 換熱器的計算 ...........................................................................................50 確定換熱器的類型 ............................................................................50 估算傳熱面積 ....................................................................................508 全廠總平面布置 .............................................................................................53 全廠總平面布置的任務(wù) ...........................................................................53 全廠總平面設(shè)計的原則 ...........................................................................53 全廠總平面布置內(nèi)容 ...............................................................................53 全廠平面布置的特點 ...............................................................................53 全廠人員編制 ...........................................................................................539 總結(jié)討論 .........................................................................................................55 設(shè)計主要完成任務(wù) ....................................................................................55 設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論 .......................................................55參考文獻 ..........................................................................................................56致謝 ..................................................................................................................57附錄 A..............................................................................................................58 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 0 頁 共 58 頁1 概 述二甲醚(Dimethyl Ether，簡稱 DME)習(xí)慣上簡稱甲醚，為最簡單的脂肪醚，分子式 C2H6O，是乙醇的同分異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)式 CH3—O—CH3，分子量 ，是一種無色、無毒、無致癌性、腐蝕性小的產(chǎn)品。 （2）用作制冷劑和發(fā)泡劑 由于DME的沸點較低，汽化熱大，汽化效果好，其冷凝和蒸發(fā)特性接近氟氯烴，因此DME 作制冷劑非常有前途。 （3）用作燃料 由于DME具有液化石油氣相似的蒸氣壓，在低壓下 DME變?yōu)橐后w，在常溫、常壓下為氣態(tài)，易燃、毒性很低，并且DME的十六烷值 (約55) 高，作為液化石油氣和柴油汽車燃料的代用品條件已經(jīng)成熟。 （4）用作化工原料 DME 作為一種重要的化工原料 ,可合成多種化學(xué)品及參與多種化學(xué)反應(yīng)：與 SO3 反應(yīng)可制得硫酸二甲酯；與 HCl 反應(yīng)可合成烷基鹵化物；與苯胺反應(yīng)可合成 N , N 二甲基苯胺；與 CO 反應(yīng)可羰基合成乙酸甲酯、醋酐，水解后生成乙酸；與合成氣在催化劑存在下反應(yīng)生成乙酸乙烯；氧化羰化制碳酸二甲酯。,，表12為我國二甲醚主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)量。 技術(shù)來源目前合成 DME 有以下幾種方法：（ 1）液相甲醇脫水法（2）氣相甲醇脫水法（3）合成氣一步法（4）CO 2 加氫直接合成。下面對這幾種方法作以介紹。中國仍有個別廠家使用該工藝生產(chǎn) DME，并在使用過程中對工藝有所改進。 合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚 合成氣法制 DME 是在合成甲醇技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由合成氣經(jīng)漿態(tài)床反應(yīng)器一步合成DME，采用具有甲醇合成和甲醇脫水組分的雙功能催化劑。合成氣法現(xiàn)多采用漿態(tài)床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)簡單，便于移出反應(yīng)熱，易實現(xiàn)恒溫操作。但是，目前合成氣法制 DME 的研究國內(nèi)仍處于工業(yè)放大階段，有上千噸級的成功的生產(chǎn)裝置，如山西煤化所、清華大學(xué)、杭州大學(xué)催化劑研究所等都擁有這方面的技術(shù)。CO 2 加氫制甲醇因受平衡的限制，CO 2 轉(zhuǎn)化率低，而 CO2 加氫制 DME 卻打破了 CO2 加氫生成甲醇的熱力學(xué)平衡限制。天津大學(xué)化學(xué)工程系用甲醇合成催化劑 Cu Zn Al2O3 和 HZSM5 制備了 CO2 加氫制DME 的催化劑。他們是以甲醇為原料, 用H2SO4 作催化劑, 通過催化蒸餾法合成二甲醚的。從技術(shù)難度方面考慮 , 第一種方法極易實現(xiàn)工業(yè)。本設(shè)計采用汽相氣相甲醇脫水法制 DME，相對液相法，氣相法具有操作簡單, 自動化程度較高, 少量廢水廢氣排放, 排放物低于國家規(guī)定的排放標準，DME 選擇性和產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 3 頁 共 58 頁2 技術(shù)分析 反應(yīng)原理反應(yīng)方程式： ????332R2CHO HO5017KJ/kmol?????； ℃ 反應(yīng)條件本過程采用連續(xù)操作，反應(yīng)條件：溫度 T=250℃370℃，反應(yīng)壓力 ，條件下進行。 催化劑的選擇本設(shè)計采用催化劑 γAL 2O3，催化劑為球形顆粒，直徑 dp 為 5mm，床層空隙率 ε 為 。根據(jù)經(jīng)驗，一般取 R/Rm=。精餾高純度 DME 的操作壓力適宜范圍為 ～ 這里采用塔頂冷凝器壓力為 ，塔頂壓力為 ，塔底壓力為 對該系統(tǒng)進行模擬計算，這樣塔頂溫度為 38℃，塔 底溫度為 ℃。Table Interaction parameterk12of PRequation for binary systemsSystem k12DME(1)CH3OH(2) DME(1)H2O(2) CH3OH(1)H2O(2) Table Coefficients of model parameter of NRTL equation for binary systemsij?System A12 A21 b12 b21 c12 c21DME(1)CH3OH(2) 182686 DME(1)H2O(2) 974420 1108017CH3OH(1)H2O(2) 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度。Vmsρ?1054910236.39。sV3=?陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 15 頁 共 58 頁由 式中的 C 由式 計算，其中 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，maxLVuC??()L??20C圖的橫坐標為： 1/??????????????取板間距 ，板上液層高度 ，=.6mLh0463TLh查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 =??????????取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為：..???按標準塔徑圓整后為 D=塔截面積為 222=.45mTA?實際空塔氣速為： 精餾塔有效高度的計算精餾段有效高度為： (21)=NH???精 精 （ ）提餾段有效高度為： 3952提 提 （ ） m在進料板上方開一人孔，其高度為：故精餾塔的有效高度為： +????精 提 m塔頂及釜液上的汽液分離空間高度均取 ，裙座取 2m，則精餾塔的實際高度為： 2452=9?實 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計算因塔徑 D＝，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。 .7~.28m/s39。50Whm? 塔板布置 塔板的分塊因 ，故塔板采用分塊板。??液柱106430860WOhb().(..).????? 液體表面張力的阻力 hσ 計算液體表面張力的阻力 可按式 計算，即?0Lgd??液柱.??????氣體通過沒層塔板的液柱高度 可按下式計算，即Ph陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 18 頁 共 58 頁液柱 10360320965mPch....?????氣體通過每層塔板的壓降為： （設(shè)計允許值）9521981kPa7pLg....???? 液面落差對于篩板塔，液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。1381.().(..?） 液柱960597d?? ??TWHh??故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。39。.153/()cl 2/3639。2810(.).?????????故 22/ ssVL? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 Ls 依上式計算出 Vs 計算結(jié)果列于表 46表 液泛線Ls，m 3/s 0 Vs，m 3/s 由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線（5）根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負荷性能圖，如圖所示陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 21 頁 共 58 頁精 餾 塔 負 荷 性 能 圖0123456780 Vs圖 篩板塔的負荷性能圖在負荷性能圖上，作出操作點 A，連接 OA，即作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為液漏控制，由上圖查得 ,?,?故操作彈性為 , 精餾塔接管尺寸計算 塔頂蒸氣出口管的直徑操作壓力不大時，蒸氣導(dǎo)管中常用流速為 12~20 m/s，蒸氣管的直徑為 ，其中4sVdu??塔頂蒸氣導(dǎo)管內(nèi)徑 m 塔頂蒸氣量 m3/s，取 ，則Vds 12/sVu? ??查表取 5.? 回流管的直徑塔頂冷凝器械安裝在塔頂平臺時，回流液靠重力自流入塔內(nèi)，流速 可取 ~ m/s。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分加回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。 463+2F .kol/h 求操作線方程精餾段操作線方程為 （a）1 n170914x560x4222DnnRx..y ..???????提餾段操作線方程 （b）39。 ????? mmm 采用逐板法求理論板層數(shù)由 得 qqxy=+()?y)1(??將 = 代入得相平衡方程 （c）)1(x???聯(lián)立（a） 、 （b） 、 （c ）式，可自上而下逐板計算所需理論