【正文】 pd hhhH ??? ； ?hhhh cp ??? 1 ； Lhh ??1 ； owwL hhh ?? 聯(lián)立得 : ????? hhhhhH dcowwT ???????? )1()1( 忽略 ?h ，將 owh 與 sL ， dh 與 sL ， ch 與 sV 的關(guān)系式代入上式，并整理得： 3/222 39。39。39。 （ 4）液面落差 當(dāng)液體橫向流過塔板時，為克服板上的摩擦阻力和板上構(gòu)件的局部阻力，需要一定的液位差，此即液面落差。 取 smu o /39。()( oowsd uhl Lh ?? 式中： ou39。 、漏液、液泛的驗證 （ 1）精餾段液沫夾帶的驗證 液沫夾帶造成液相在塔板間的返混，嚴(yán)重的液沫夾帶會使塔板效率急劇下降，為保證塔板效率的基本穩(wěn)定，通常將液沫夾帶量限制在一定范圍內(nèi)，設(shè)計中規(guī)定液沫夾帶量氣體液體 kgkge v /? 。 W m?? ， ? 。一般 o smsmu o ?? ， 0 .0 4 3 8 8 0 .0 1 5 0 2 0 .0 2 8 8 6woh h m? ? ? ? 液 柱 液 柱 故降液管底隙高度設(shè)計合理。 由 owLw hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 由下式計算，即： 2 / 3 2 / 32 . 8 4 2 . 8 4 0 . 0 0 5 4 6 3 6 0 0( ) 1 ( ) 0 . 0 1 6 1 21 0 0 0 1 0 0 0 1 . 4 5 4SowwLh E ml ?? ? ? ? ? 液 柱 式中： sL — 塔內(nèi)液體流量， hm/3 ； E— 液流收縮系數(shù)。在 本設(shè)計中，采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。 則 空塔氣速 u為： smuu / m a x ???? 塔徑用下式計算，即 ： muVD S ????? ?? 式中 ： D — 塔徑， m； sV — 氣體體積流量， sm/3 ； u — 空塔氣速， m/s 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 2m=D 塔截面積為 ： 222 1 4 1 mDAT ???? ?? 實際空塔氣速為 ： smAVu TS /2 3 2 4 1 0 1 ??? 精餾段有效高度為 ： 1 ( 8 1 ) 0 . 6 4 . 2TZ H m? ? ? ? ?精 精（ N ） 提餾段有效高度為 ： 1 (1 0 1 ) 0 . 6 5 . 4TZ H m? ? ? ? ?提 提（ N ） 故在進(jìn)料板上方開 — 人孔，其高度為 。39。 可見，對于三塔精餾過程，兩個主精餾的塔板數(shù)總和比雙塔精餾主塔的塔板數(shù)增多了很多，自然而然分離的效率提高了很多，但能量的消耗反而降低了。 圖 11雙塔精餾工藝流程圖 （ 3） 銅基催化劑合成粗甲醇的三塔 精餾過程對能量的消耗很大，而且對熱能的利用率也很低，所以精餾工序的節(jié)能又很多潛力可以發(fā)展。第一塔為預(yù)精餾塔，第二塔為主精餾，兩者的再沸器的熱源都是來自循環(huán)氣壓縮機(jī) 驅(qū)動透平排出的低壓蒸汽。 中壓法 ： ~ ，隨著甲醇工業(yè)的大型化，若采用低壓法勢必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備較大，因此在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。 甲醇的生產(chǎn)方法及工藝流程 合成甲醇的原料主要有三種：一是以天然氣為原料蒸汽轉(zhuǎn)化法，二是以煤為原料煤氣化法，三是重油部分（石腦油、重油、渣油等）部分氧化法。即可發(fā)生氧化反應(yīng)、氨化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、羰基化反應(yīng)、鹵化反應(yīng)等多種化學(xué)反應(yīng)。甲醇作為一種用途廣泛的有機(jī)化工產(chǎn)品，同時也是一種重要的基本有機(jī)化工原料。 操作線方程的確定 ................................................ 13 理論板數(shù)的確定 .................................................. 15 全塔效率 TE ..................................................... 16 實際塔板數(shù) ...................................................... 16 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù) ....................................... 17 操作壓力計算 .................................................... 17 操作溫度計算 .................................................... 17 平均摩爾質(zhì)量計算 ................................................ 17 平均密度計算 .................................................... 18 液體平均表面張力計算 ............................................ 20 液體平均粘度計算 .............................................. 20 精餾段塔體工藝計算 ................................................... 21 精餾段塔徑計算 .................................................. 21 塔高的確定 ...................................................... 23 殼體、封頭尺寸的選擇 ............................................ 23 塔板形式的選擇 .................................................. 24 溢流堰的設(shè)計 .................................................... 24 塔板上篩孔的布置 ................................................ 26 流體力學(xué)驗算 ......................................................... 28 塔板 壓降 ........................................................ 28 液沫夾帶、漏液、液泛的驗證 ...................................... 29 流體力學(xué)驗算 ......................................................... 33 塔板壓降 ........................................................ 33 液沫夾帶、漏液、液泛的驗證 .......................錯誤 !未定義書簽。 仔細(xì)研究工藝設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)后，查閱相關(guān)資料，選擇了甲醇精餾的工藝流程。通過這次設(shè)計，進(jìn)一步的鞏固了化工 原理 課程中的相關(guān)知識，且學(xué)會了對化工設(shè)備的設(shè)計，為今后從事化工打下了一定的基礎(chǔ)。甲醇取自天然氣，是一種碳?xì)浠衔?，其本身是一種酒精，固有酒精氣味。能與水、醇類、乙醚、苯、酯類、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑互溶， 但是不與脂肪烴類化合物混溶。 上世紀(jì) 80 年代以來，甲醇的非化工用途受到人們的重視，并為甲醇的用途開辟一個新的領(lǐng)域。 當(dāng)今甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且 以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的 80%以上。合成得到的粗甲醇濃度一般達(dá)不到使用要求，還需要進(jìn)行甲醇的精制過程。同時為了減少塔頂所排出氣體中甲醇的損失，可以在塔頂設(shè)置冷凝器二級冷凝。這樣不僅節(jié)約了加熱蒸汽，而且也節(jié)省冷卻用水，有效的利后用了熱能。/ 4 9 39。如圖 21所示 圖 21 圖解法求理論板層數(shù) 求解結(jié)果為： 總理論板數(shù) : 9TN? (包括再沸器 ) 進(jìn)料板位置 : 5FN? TE 表 22 用奧康奈爾（ 39。平板封頭由于受力狀態(tài)不好，要求的厚度大，故一般用于直徑小、壓力低的容器，但因平板封頭的制造容易，也常用于高壓容器。 由于篩板結(jié)構(gòu)簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。 取板上清液層高度： mhL ? 故 mhw ??? （ 3）降液管的設(shè)計 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 0 .7 2 7wlD ? 查 圖 可 知 ： ? ? 故 mAA Tf ???? mDW d ???? 依下式驗算液體在降液管中停留時間，即 ： 3600 3 6 0 0 0 . 3 1 5 5 0 . 6= 3 4 . 6 7 53 6 0 0 0 . 0 0 5 4 6fTSAH ssL? ??? ? ?? 故降液管設(shè)計合理。 塔板上篩孔的布置 （ 1）塔板的分塊 對于單溢流型塔板，塔板分塊數(shù)按表 25 進(jìn)行分塊。 篩孔按正三角形排列， 取孔中心距 t為 ： mmdt o 15533 ???? 當(dāng)采用正三角形排列時， 1 9 2 9 40 1 7 5 8 5 5 22 ???? t An a 篩孔按正三角形排列時開孔率為 ： %) ()( 22 ???? td o 氣體通過閥孔的氣速為 ： smAVu oSo / ???? 流體力學(xué)驗算 （ 1）干板阻力 ch 的計算 干板阻力由下式計算，即： 2 163 1 1 145 771 .235oVc oLuhmc ???? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ?? ? ? ????? 液 柱 式中： oc — 流量系數(shù)。 mhh Lf ???? 故在本設(shè)計中液沫夾帶量 ve 在允許范圍內(nèi)。 甲醇 水物系屬不易發(fā)泡物系，取 ?? ，則： T( H ) 0. 7 ( 0. 6 0. 04 38 8 ) 0. 45 07 16 mwh? ? ? ? ? ? 液 柱 液柱0 0 9 5 6 2 )(1 5 )39。 ? 。 mhh Lf ???? 故在本設(shè)計中液沫夾帶量 ve 在允許范圍內(nèi)。 sss LdLcbVa ??? 式中 : ? ? 0 0 0 5 8 0 0 7 )()( 39。222LLVLLVLdLcbVassssss????????? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 sL 值，依上式計算出 sV 值，計算結(jié)果如表 34。39。39。 2 ???? ow hlc )()(11000 )3600)(1(1000 39。由負(fù)荷性能圖查得： 3, m a x 1 4 .8 3 6 /sV m s? 3, m in /sV m s? 故操作彈性為： , m a x 1 4 .8 3 6 2 .6 1 1, m in 5 .6 8 2ssVV ?? 提 餾段 由 vLLoo hhCu ??? /) 0 5 ( i n, ??? oso AVu min,min, ? owwL hhh ?? 3/2)( whow lLEh ? 得： 2 / 3, m in2 / 32 .8 44 .4 { 0 .0 0 5 6 0 .1 3 [ ( ) ] } /10004 .4 0 .8 0 .1 0 0 7 8 3 .7 5 8 736002 .8 4{ 0 .0 0 5 6 0 .1 3 [ 0 .0 4 7 1 9 1 ( ) ] 0 .0 0 3 9 1 8 } 8 6 3 .5 4 4 / 0 .9 21 0 0 0 1 .4 5 4ss o o w L vwSLV C A h E hlL? ??? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ? ? 整理得 : 2 / 3s m i n s= 1 .3 3 7 .3 4+ 6 3 .4 3VL， 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 sL 值，依上式計算出 sV 值，計算結(jié)果列于下表： 表 34 漏液線計算結(jié)果 )//( 3 smLs 0 )//( 3 smVs 由