【正文】 。 h 的最小尺寸是由釜液出口管尺寸決定，H 則應按工藝條件確定。座圈焊固在基礎環(huán)上，基礎環(huán)的作用，一是將載荷傳給基礎，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上。本設計取塔頂空間為 。槽式液體分布器是由分流槽（又稱主槽或一級槽） 、分布槽（又稱副槽或耳機槽）構成的。取安全系數為 則==??39。g精餾段： =， =?m3， =， =250 ， = ， = ?a32/mL?sPa?kg/h， = kg/h， =代入式中求解得 ?fu空塔氣速 = m/體積流量 ????圓整后： 3000mm，空塔氣速 ?提餾段： =， = kg/ m3， =， =250 ，G?L??a32/m= ， =， = kg/h， =?sPa? GA代入上面的公式中，解得 ?39。339。39。故選用 32℃的冷卻水,選升溫 10℃，即冷卻水的出口溫度為 42℃.根據資料所提供的數據， =℃， =℃DtWt注：下標 1 為甲醇，下標 2 為水。由于飽和水蒸汽冷凝時的傳熱膜系數很高，可以通過改變蒸汽的壓力準確地控制加熱溫度。摩爾分率單位：%tW進料的摩爾流量 =?甲醇的摩爾分率 =（（87）/32）/= D=根據物料衡算方程 DF?? xx???計算出 = + =?進料溫度 （1000kPa） ℃，取泡點進料 q=1Ft ?Ft塔頂溫度為 ℃?D在 ℃溫度下，根據安托因公式計算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：Ft水的安托因常數為 A=，B=，C=。裙式支座是由座圈、基礎環(huán)和地腳螺栓座組成。對于填料塔而言，塔頂空間即為第一層填料上線到塔頂切線的距離。蒸汽冷凝液去 E15501。為了防止粗甲醇中的酸性物質對管道和設備造成腐蝕，向粗甲醇中加入少量 5%左右的 NaOH 溶液，將粗甲醇的 PH 值控制在 ~8 左右。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。表 13 甲醇的一般性質性 質 數 據密 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但對高純度分離時，在塔頂（或塔底）相當一段高度內，溫度變化極小。當進料狀況（ 和 q）發(fā)生變化時，應適應改變進料位置。例如當回流比增大時，精餾段操作線斜率 變VL大，該段內傳質推動力增加，因此在一定的精餾段板數下餾出液組成變大。蒸餾操作系基于混合液中各組分在相同的溫度條件下具有不同的揮發(fā)度，當加熱至沸騰以后，將生成的蒸汽引出進行冷凝，其冷凝液組成與原來的混合液不同，其中易揮發(fā)組分的含量較前增加。 粗甲醇精餾就是根據粗甲醇中各種組分的沸點和相對揮發(fā)度的不同，在精餾塔內的熱質傳遞元件上，通過建立物料、熱量和汽液相平衡，在汽液相之間連續(xù)不斷地實現熱質的傳遞：在液相由上向下流動的過程中，由于塔內溫度由上到下連續(xù)升高，沸點低、易揮發(fā)的輕組分相對地從液相向汽相中擴散傳遞，而汽相在由下向上流動的過程中，由于溫度連續(xù)降低，沸點高、揮發(fā)度較低的重組分則相對地向液相中凝集傳遞，同時熱量從汽相向液相傳遞。 工藝原理 液態(tài)物質的飽和蒸汽壓力隨溫度的升高而升高：在同一溫度下的平衡系統(tǒng)中，不同物質的飽和蒸汽壓力不同，飽和蒸汽壓力大的稱它揮發(fā)度大，反之稱它揮發(fā)度小，兩種物質飽和蒸汽壓力之比稱為相對揮發(fā)度。 雖然各種雜質的含量不多，但正是由于這些雜質的超量存在，使得甲醇合成所得的粗甲醇不能直接用作有機化工的基礎原料。下表 12列出了粗甲醇中部分有機物，具有一定的代表性。設計的甲醇精制采用的是規(guī)整填料精餾工藝技術，該技術的好壞取決于氣液接觸程度，即取決于液體在填料表面分布的均勻程度，氣體的分布較容易，液體分布均勻很難，故液體分布器是填料塔的一個關鍵部件，它是決定著填料塔的放大效應。裝置工藝特點目前，總體來說甲醇精餾的工藝大體可分為兩塔工藝流程和三塔工藝流程，根據塔內件的不同可分為塔盤精餾、填料精餾和復合型精餾。(3) 操作彈性大 　由于絲網填料具有的優(yōu)良傳質、傳熱性能,能迅速適應物料各種工藝參數的變化, 易于操作,控制手段簡單,穩(wěn)定區(qū)域大， 可保證系統(tǒng)有較大的彈性, 產品質量穩(wěn)定。另外, 三塔精餾工藝在雙塔精餾裝置進行增產、降耗的技術改造中有比較廣闊的應用, 是企業(yè)擴大現有生產規(guī)模較經濟、有效的技術措施。精餾塔按內件可分為板式精餾塔和填料型精餾塔。近年來，由于催化劑、粗甲醇合成條件以及制取原料氣的改進，粗甲醇的精餾過程相應有較大的變更。其中：M15(在汽油里添加 15％甲醇 )清潔甲醇汽油為車用燃料，分別應用于各種汽油發(fā)動機，可以在不改變現行發(fā)動機結構的條件下，替代成品汽油使用，并可與成品油混用。主要應用于精細化工，塑料等領域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機產品，也是農藥、醫(yī)藥的重要原料之一。由甲醇轉化為汽油方法的研究成果，從而開辟了由煤轉換為汽車燃料的途徑。2．計算條件：①原料氣組成CH3OH H2O CH3CH2OH 輕餾分 雜醇Wt% 95 ②精甲醇收率：%③廢水中甲醇含量：50ppm：①編寫計算說明書，其中包括綜述，工藝路線選擇，物料衡算與工藝計算，主要塔設備計算，熱量衡算等。本設計選擇了以 45 萬 t/a 甲醇精餾的產量作為生產計算與設計的任務，參考了河南永城永煤集團龍宇煤化工甲醇廠甲醇精餾的工藝，本設計從工藝角度對其生產過程和主要設備進行了物料衡算、塔設備簡捷法計算、熱量衡算、換熱器設計等工藝計算。特別是隨著能源結構的改變，甲醇有未來主要燃料的候補燃料之稱，需用量十分巨大。目前，商用甲醇主要為 M85(85％甲醇+15％汽油)和 M100，M100 性能優(yōu)于 M85，具有更大的環(huán)境優(yōu)越性。甲醇精餾按工藝主要分為3種: 雙塔精餾工藝技術、帶有高錳酸鉀反應的精餾工藝技術和我國自行開發(fā)的三塔精餾工藝技術。相同規(guī)模的裝置三塔精餾與雙塔精餾相比投資增加20%以上, 但運行費用一般可節(jié)省20%。不論采用何種精餾工藝流程, 精餾塔都是該裝置的核心設備, 其決定著裝置能耗的高低和產品質量的好壞。雙塔精餾能耗達到傳統(tǒng)的板式三塔消耗水平, 三塔精餾能耗比傳統(tǒng)的板式三塔降低15%以上, 5萬t/a甲醇生產企業(yè)年運行費用可節(jié)省200萬元以上。另外為了減少甲醇的損失，增加了一個塔,以對污水中的甲醇進行回收處理，故現在一般叫 3+1 塔工藝流程。比兩塔工藝減少蒸汽消耗約 30%左右；操作的靈敏性比板式塔好，但其穩(wěn)定性不如板式塔好；采取了萃取精餾和共沸精餾工藝，有效解決了微量難分離組分的脫除問題；分離效率高，操作彈性大，生產能力大。粗甲醇中這些雜質組分的含量多少，可視為衡量粗甲醇的質量標準。目前工業(yè)上對粗甲醇進行精制常用的物理方法就是精餾。即： 21V??式中： 為相對揮發(fā)度。 拉烏爾定律是指：在一定溫度下的平衡理想溶液（假設兩種液體可以任何比例相互溶解、互溶無體積效應和熱效應）體系中，溶液表面上方的蒸汽中任一組分的分壓，等于此純組分在此溫度下的飽和蒸汽壓乘以其在溶液中的摩爾分數，可用如下式子表示： iiiXP??*式中： 氣相中組分 i 的分壓；iP 此溫度下純組分 i 的飽和蒸汽壓；*i 組分 i 在理想溶液中的摩爾濃度，%。經過在精餾塔內反復多次連續(xù)地進行這種熱質傳遞，最終實現關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。反之，當回流比減小時，減小而 增大，使分離效果變差。對特定的精餾塔，若 減小，則使 和 均減?。挥３?不變，FxDxWDx則應增大回流比。分析塔內沿塔高的溫度分布可以看到，在精餾段或提餾段的某塔板上溫度變化最顯著，也就是說，這些塔板的溫度對于外界因素的干擾反映最為靈敏，通常將它稱之為靈敏板。s()(20℃)甲醇的密度，粘度和表面張力隨溫度改變如下：表 14 甲醇的密度、粘度和表面張力隨溫度變化表溫度，℃ 0 10 20 30 40 50 60密度 g/ cm3 粘度， 表面張力， ，sa???410Ndyn510??甲醇可以和水以及許多有機液體如乙醇、乙醚等以任意比混合，但不能與脂肪族烴類相混合。表 17 甲醇水溶液的粘度甲 醇 濃 度， %10 20 30 40 50 60 70 80 90 100溫度℃ 粘 度， 105P10 4580 5700 6150 6120 5330 4300 3200 2200 1680 11500 2600 3170 3400 3460 3180 2630 2150 1730 1310 90010 1617 1963 2180 2340 2491 2140 1980 1476 1061 68615 1446 1762 1959 2058 2073 1949 1689 1307 965 63820 1253 1516 1680 1770 1798 1681 1513 1192 874 59125 1098 1316 1444 1502 1572 1461 1339 1081 805 55330 982 1145 1257 1329 1363 1269 1184 964 726 51535 875 1009 1111 1157 1198 1154 1058 872 673 48340 792 902 989 1003 1045 997 946 784 620 45163 504 508 586 611 636 594 568 526 424 sPa?? 甲醇精餾工藝流程說明 預精餾系統(tǒng)來自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃、） ，首先進入粗甲醇預熱器 E15501 的管程，被殼程的低壓蒸汽冷凝液加熱到 70℃左右，然后進入預精餾塔 C15501 的上部。低壓蒸汽進入加壓精餾塔再沸器 E15511，為加壓精餾塔精餾提供熱量，被冷凝后的低壓蒸汽冷凝液，去 E15501 繼續(xù)作加熱介質用。已知：進料的 =進料流量 F= =61000kg/h，甲醇的質量分率 =95%，水的質量分率 swtW=%，輕餾分的質量分率 =%，另有雜醇和乙醇的量較少，這里tWtW忽略不計。本設計選用的是槽式液體分布器和槽盤式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問題，壓降小、負荷彈性大。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎環(huán)之間的高度，今以圓柱型裙座為例，可知裙座高度是由塔底封頭切線到出料管中心線的高度 h 和出料管中心線至基礎環(huán)的高度 H 兩部分組成。?B甲醇的安托因常數為 A=，B=，C=????ln式中 飽和蒸汽壓， mmHg；?P T物系溫度，K。本設計選用 （溫度為 180℃）的低壓蒸汽作為加熱介質，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會相應降低，塔結構也不復雜。BLWVrI則 =107 kJ/h?BQ加熱蒸汽消耗量為 ??12tcQpC??有附錄查得 P 為 700kpa 時水的汽化熱為 kJ/kg。V精餾段： =?LM提餾段： =39。 SSV表 214 精餾段、提餾段數據結果表精餾段 提餾段氣相密度 ??3/??mkgV? 液相密度 L 氣相摩爾流量 1/??hkol 氣相質量流量 ?? 液相黏度/ smPa? 液相摩爾流量 1/?hkol 液相質量流量 ??? 填料的選擇 填料是填料塔的核心構件，它提供了氣液兩相接觸傳質與傳熱的表面，與塔內件一起決定了填料塔的性質。uVDS?圓整后： 3200mm，空塔氣速 ? 填料層高度的計算 所選的規(guī)整的參數為型號 峰高 mm 比表面積 m2/m3 理論板數 1/m 空隙率 % 壓力降MPa/m250Y 12 250 97 104根據所選的填料的參數，選取 1m 填料高度等于 3 塊理論塔板，壓力降為 104MPa/m,即 =1/3=, 104MPa/m=300Pa/m。對于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合，應用范圍非常廣泛。(3)塔底空間塔底空間是指塔底第一塊板到塔底切線的距離。圖 24 加壓塔底裙座結構圖本設計中采用圓柱型裙座，裙座高度選取 。座圈上開有人孔、引出管孔、排氣孔和排污孔。為了減少塔頂出口氣體中攜帶液體量，塔頂空間一般取 ～，以利于氣體中的液滴自由沉降。本設計選用的是槽式液體分布器和槽盤式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問題，壓降小、負荷彈性大。Z 工藝計算得到的填料層高度， m。所選的規(guī)整的參數為型號 峰高 mm 比表面積 m2/m3 理論板數 1/m 空隙率 % 壓力降MPa/mCB250Y 12 250 ~3 97 104 塔徑設計的計算由氣速關聯(lián)式 ?????????????????????? 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