【正文】 故 ])(36 00[10 32m in ?WSl LE （ E=1） 則 3600) ()( 23m in wS lL ??? (1) 精餾段： 00 07 ) ()( 23m in ????SL (2) 提餾段： 00 115 ) ()( 23m in ?????SL (六 ) 負(fù)荷性能圖 (1) 精餾段 精餾段負(fù)荷性能圖01230 Ls /m3/hVs/m3/h霧沫夾帶上限線液泛線液相負(fù)荷上限線漏液線液相負(fù)荷下限線操作線 圖 27 精餾段 負(fù)荷性能圖 由塔 板負(fù)荷性能圖 27 可以看出： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 32 ① 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 按 t=， t′ = (見以下圖 26)，排得閥數(shù)為 150 個(gè)。 (2) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動(dòng)能因數(shù) Fo=10 閥孔氣速 uo=voF? = 3(m /s) 910 ? 每層塔板上的浮閥數(shù) N= 1586 . 6 5 1 . 2 5 44 22???? ??ooSudV 取破沫區(qū)寬度： WS=70mm= (60~75mm 之間 ) 邊緣區(qū)寬度： WC=50mm= (30~50mm 之間 ) 對(duì)于單溢流塔板，鼓泡區(qū)面積 Aa= ]s i n180[2 1222 RXRXRxo ??? ? 式中： (m ))(2 ??????? ）（ Sd WWDX R= )( mWDC ???? Aa= ) (m] i [2 21222 ???? ?o? 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 ) ????? NtAat 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 87 m m，故采用 t? =65 m m。 s L? =∑ ix Li? = + + =(mPa (2) 安托因公式 ㏑ Pis=AB/(T+C) (Pis:： mmHg， T： K) 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》 表 26 安托因公式數(shù)據(jù)表 A B C DME CH3OH H2O DME： ㏑ Pis， DME=（ ） CH3OH：㏑ Pis， CH3OH=（ ） H2O： ㏑ Pis， H2O=（ ） (3) 采用試差法計(jì)算 壓力不太高，按完全理想系計(jì)算 ， Ki=㏑ Pis/P 給定 P Y T 設(shè) T Ki=㏑ Pis/P ∑ Kixi 1≤ ε yi 結(jié)束 調(diào)整 T N 圖 22 試差法結(jié)構(gòu)圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 試差過(guò)程見表 27 表 27 試差過(guò)程 組分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi DME 104 104 104 CH3OH 103 103 103 H2O 103 103 103 ∑ Kixi 結(jié)果 :在 ,即 ℃ 時(shí) , ∑ Kixi≈ 1,故進(jìn)料 溫度為 （二） 塔頂露點(diǎn)溫度 計(jì)算 操作壓力： P 總 =1520mmHg 給定 P Y T 設(shè) T Ki=㏑ Pis/P ∑ (yi/Ki)1≤ ε xi 結(jié)束 調(diào)整 T N 圖 23 試差法結(jié)構(gòu)圖 試差過(guò)程見表 28 表 28 試差過(guò)程 組分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi DME 104 104 CH3OH 102 ∑ yi/Ki 結(jié)果 : 在 ,即 ℃ 時(shí) , ∑ yi/Ki≈ 1,故 塔頂 溫度為 （三） 塔釜泡點(diǎn)溫度計(jì)算 操作壓力： P 總 =1520mmHg 給定 P Y T 設(shè) T Ki=㏑ Pis/P ∑ Kixi ≤ ε yi 結(jié)束 調(diào)整 T N 圖 24 試差法結(jié)構(gòu)圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 試差過(guò)程見表 29 表 29 試差過(guò)程 組分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi= Kixi Pis /mmHg yi= Kixi DME 104 104 104 CH3OH 103 103 103 H2O 103 103 103 ∑ Kixi 結(jié)果 : 在 ,即 ℃ 時(shí) , ∑ Kixi≈ 1,故塔頂溫度為 精餾塔設(shè)備計(jì)算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) (一 ) 塔壓： 1520mmHg 進(jìn)料溫度： TF= 塔溫 塔頂溫度： TD= 塔釜溫度： TW= (二 ) 密度（參考《化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)》） 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》 表 210 密度數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ kg/m3 CH3OH/ kg/m3 H2O/ kg/m3 50 60 110 120 407..8 122 經(jīng)插值計(jì)算得 表 211 插值計(jì)算后密度數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ kg/m3 CH3OH/ kg/m3 H2O/ kg/m3 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 已知各組分在液相、氣相所占的比例，如表 212 所示 表 212 各組分 所占 比例 DME CH3OH H2O 液相 氣相 液相 氣相 液相 氣相 進(jìn) 料 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 摩爾分?jǐn)?shù) 塔 頂 質(zhì)量分?jǐn)?shù) — — 摩爾分?jǐn)?shù) — — 塔 釜 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 105 105 摩爾分?jǐn)?shù) 105 104 (1) 塔頂密度的計(jì)算 ① 液相平均密度： 1 1133, ??????OHCHOHCHD M ED M EiiDL xxx ???? =( kg/m3) ② 氣相平均密度： OHCHOHCHDM EDM E yMyMM iy iM 33 ?????? 0 0 1 4 0 9 8 ???? ? ) g / mk( 7= 353DV, ??? ????? ?? TPMPT? (2) 進(jìn)料板 密度的 計(jì)算 ① 液相平均密度： 112233FL,OHOHOHCHOHCHD M EMEDii xxxx?????????? 1 ??? =(kg/m3) ② 氣相平均密度： OHOHOHCHOHCHDM EDM E yMyMyMM iy iM 2233 ???????? = + + = 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 14 )g / mk (= 353FV, ??? ????? ?? TPMPT? (3) 塔釜密度的計(jì)算 ① 液相平均密度： 112233WL,OHOHOHCHOHCHD M EMEDii xxxx?????????? = 15 ???? ?(kg/m3) ② 氣相平均密度： OHOHOHCHOHCHDM EDM E yMyMyMM iy iM 2233 ???????? = 104+ + = ) g / mk (= 353WV, ??? ????? ?? TPMPT? ④ 精餾段和提餾段密度的計(jì)算 精餾段： 氣相平均密度： V? =1／ 2 ( FV,? + DV,? )= 1／ 2 (+)=(kg/m3) 液相平均密度： L? =1／ 2 ( FL,? + DL,? ) =1／ 2 (+)=(kg/m3) 提餾段： 氣相平均密度： V? ′ =1／ 2 ( FV,? + WV,? )= 1／ 2 (+)=(kg/m3) 液相平均密度： L? ′ =1／ 2 ( FL,? + WL,? ) =1／ 2 (+)=(kg/m3) (三 ) 表面張力的計(jì)算 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》 表 213 表面張力數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ dyn/cm CH3OH/ dyn/cm H2O/ dyn/cm 50 60 110 120 130 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 經(jīng)插值計(jì)算得 表 214 插值計(jì)算后 表面張力數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ dyn/cm CH3OH/ dyn/cm H2O/ dyn/cm OHCHOHCHD M ED M EiiD xxX 33???? ??? ? = + +0=(dyn/cm) OHOHOHCHOHCHDM EDM EiiF xxxX 2233 ????? ???? ? = + + =(dyn/cm) OHOHOHCHOHCHDM EDM EiiW xxxX 2233 ????? ???? ? = 105 + + =(dyn/cm) 精餾段： ㎝)(dyn /=)(21)(21 ????? FD ??? 精 提餾段： ㎝)(dyn/ =)()(21 ????? FW ??? 提 表 215 工藝條件列表 精餾段 提餾段 平均密度 氣相 (kg/m3) 液相 液體表面張力 (dyn/cm) 液相 塔板數(shù)的確定 (一 ) 最小回流比 Rmin 的確定 ① 相對(duì)揮發(fā)度 本設(shè)計(jì)以 DME 為輕關(guān)鍵組分 A； CH3OH 為重關(guān)鍵組分 B； H2O 為非重關(guān)鍵組分 C；以重關(guān)鍵組分為基準(zhǔn)物，即 BB? =1。甲醇回收塔的壓力為，塔釜溫度為 80150℃，塔頂溫度為 4090℃。 [11] 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 6 二甲 醚 分離 裝置 流程 圖 11 工藝流程簡(jiǎn)圖 反應(yīng)后的氣體 6 在溫度為 200300℃ ，壓力為 ，經(jīng)冷凝器 1 冷凝，冷凝溫度為 40℃，大部分二甲醚蒸氣在此被冷凝，甲醇蒸氣也被冷凝。開發(fā)中的分離工藝主要采用吸收和精餾等化工單元操作過(guò)程得到純度較高的二甲醚產(chǎn)品。 三 個(gè)反應(yīng)相互促進(jìn)，從而提高了 CO 的轉(zhuǎn)化率。一步法具有原料易得、流程短、設(shè)備規(guī) 模小、能耗低、單程轉(zhuǎn)化率較高、不受甲醇價(jià)格影響等優(yōu)點(diǎn)，而且可以在聯(lián)產(chǎn)甲醇的化肥廠中實(shí)施，利用化肥廠的造氣、凈化、壓縮、合成等全套設(shè)備，將生產(chǎn)甲醇的裝置適當(dāng)改造就可以生產(chǎn)，使得設(shè)備投資費(fèi)用和操作費(fèi)用減少。 ② 甲醇?xì)庀嗝撍? 反應(yīng)式： 2CH3OH→ CH3OCH3+H2O 甲醇蒸氣通過(guò)固體催化劑，氣相脫水生成 DME。二甲醚與環(huán)氧乙烷反應(yīng) ,在鹵素金屬化合物和 H3BO3的催化作用下 ,在 50℃～55℃時(shí)生成乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚的混合物 ,其主要產(chǎn)物乙二醇二甲醚是重要溶劑和有機(jī)合成的中間體。而且二甲醚對(duì)金屬無(wú)腐蝕、易液化 ,特別是水溶 性和醇溶性較好 ,作為氣霧劑具有雙重功能 :推進(jìn)劑和溶劑 ,還可降低氣霧劑中乙醇及其它有機(jī)揮發(fā)物的含量 ,減少對(duì)環(huán)境的污染?？傊?,二甲醚在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用等方面比 LPG 更安全?？諝庵性试S濃度為 400ppm[1]。與空氣混合能形成爆炸性混合物。以保證精餾過(guò)程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。 二甲醚的制備主要有甲醇脫水法和合成氣一 步法兩 種。與傳統(tǒng)的甲醇合成二甲醚