【正文】 進料液的相對揮發(fā)度為 ?? 塔頂與進料的相對揮發(fā)度： ????? FDm ??? )]1)(1lg [ (m i n ???? mF FDD x xxxN ? 同上可得， N= 取整數(shù)，精餾段理 論板數(shù)為 14 塊，加料板位置為從塔頂數(shù)第 15 塊理論板，整塔理論板數(shù)為 25 塊 初餾塔主要尺寸的設(shè)計計算 表 二甲醚和甲醇在不同溫度下的密度 溫度 /℃ ? ? ? 二甲醚密度/(g/ml) 甲醇密度 /(g/ml) （ 1）塔頂條件下的流量和物性參數(shù) kmolkgM /? ， hkgVMV / 1 6 1 ????? hkgLML / 0 5 ????? 32211 / 4 01 mkgLL ???? ?????? 3/)( mkgRTMpV ??? ???? （ 2）塔底條件下的流量和物性參數(shù) k m o lkgxMxMM WW /)0 0 3 4 8 ( 0 3 4 8 )1(21 ???????????32211 / mkgLL ???? ?????? ， 3/)( mkgRTMpV ??? ???? hkgV / ???? hkgLML / 7 7 4 ??????? 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 22 （ 3）進料條件 下的流量和物性參數(shù) k m o lkgxMxMM FF /)()1(21 ??????????? 3/3 5 ) 7 3(3 1 8 0 mkgRTMpV ??? ???? 32211 / 6 01 mkgLL ???? ?????? hkgVV / 2 9 ????? 精餾段： hkgLML / 3 7 ????? 提餾段： hkgLML / ??????? （ 4）精餾段的流量和物性參數(shù) 321 /0 2 3 5 9 mkgVVV ????? ??? 321 / 5 02 6 4 02 mkgLLL ????? ???hkgVVV / 21 ?????hkgLLL / 21 ????? （ 5）提餾段的流量和物性參數(shù) 332 /0 6 7 7 5 mkgVVV ????? ??? 332 / 8 32 6 0 72 mkgLLL ????? ??? hkgVVV / 32 ??????? hkgLLL /5 9 1 7 72 7 7 5 8 12 32 ??????? （ 6）體積流量 塔頂 ： smVV s / 311 ???? ? 塔底 ： smVV s /1 31 60 07 67 7 333 ????? ? 進料 ： smVV s /11 0035 99 322 ???? ? 精餾段 ： smVVV ssS / 321 ????? 提留段 ： 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 23 smVVV ssS /1 2 3 1 3 1 1 5 332 ?????? 塔徑設(shè)計計算 選用 500（ BX）型波紋填料。取 K=1000 W/(m2 表 二甲醚 甲醇平衡時的 t、 x、 y 數(shù)據(jù) 平衡溫度 /℃ 40 50 60 70 80 液相 DME x/mol % 100 氣相 DME y/mol % 100 83 平衡溫度 /℃ 90 100 110 120 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 25 液相 DME x/mol % 0 氣相 DME y/mol % 0 物料衡算 已知：進料 hkgF /?? ， hkmolF /? k m o lkgMk m o lkgM D M E /,/ ?? 甲醇 k m o lkgM F /)9 2 9 ( 2 9 ?????? 9 2 9 ???Fx ， 9 9 8 ???Dx 0 0 3 4 8 ???Wx 根據(jù)物料衡算方程解得 hk m olWhk m olD /,/ ?? 采用泡點進料 q=1，由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插 法求得進料溫度為 0 096,92 0 ??????? FF tt℃ 此溫度下 ， ?? ABBAF xyxy? ]1 )1([11m i n ?? ?????? F DFD x xxxR ?? m in ???? RR hk m olDRL /, ????? hk m olFqLL / ???????? hk m olDRVV /)1( ????? 表 物料衡算結(jié)果表 物料 流量（ kmol/h） 組成 物料 流量（ kmol/h） 進料 塔頂產(chǎn)品 D 塔底殘液 W 精餾段上升蒸汽量 V 提餾段上升蒸汽量 V? 精餾段下降液體量 L 提餾段下降液體量 L? 熱量衡算 （ 1）由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法可求塔頂溫度 Dt 、塔底溫度 Wt 、泡點溫度 Dt? Dt =℃ Wt =℃ Dt? =℃ 注：下標 1 為 DME,下標 2為甲醇。 表 計算得二甲醚、甲醇的特殊點的粘度 /cP 溫度 /℃ Dt = Wt = Ft = 二甲醚 甲醇 已知： V? = 3/mkg ， L? = 3/mkg ， ? =， a =500 32/mm , 2/)] 7 0 9 6 2 9 () 0 9 8 0 9 0 [(2/)(? ?????????? LDLFL ???L=， V= kg/h， A=。 K) )/()()1(21 Kk m o lkJxCxCC DpDpp ????????????hkJtCLQ DpR / 1 0 0 0 ???????? （ 4）餾出液的 焓 DQ 。 K)， 2pC? (kmol℃ )， 則換熱面積為 23 m ????? 查文獻得冷凝器的規(guī)格為： Φ2733000，換熱面積 F= （ 5）第二冷凝器的計算選型 熱流體進口溫度 100℃，出口溫度 25℃；冷凝水的進口溫度 20℃，出口溫度為 35℃?！?)，則 合成塔的出口溫度為 8 )( 3 7 5 7 5 7 ????????ot ℃ （ 2）第一熱交換器的計算選型： 取出口溫度為 ℃ , 傳熱系數(shù) K=200 W/(m2 s； A—— 250Y 型為 ； L、 G—— 液體、氣體質(zhì)量流速； L? 、 G? —— 氣體、液體密度； g—— 重力加速度。 表 沸點下蒸發(fā)潛 熱列表 沸點 /℃ 蒸發(fā)潛熱 rH? /(kcal飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最廣的加熱劑，由于飽和水蒸氣冷凝時的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽的壓力準確地控制加熱溫度。極微量副產(chǎn)物為甲烷、二氧化碳，再生周期≥ 300 日，可反復(fù)使用。含有 DME 的頂部氣體在塔頂冷凝器中被大部分冷凝下來，送入塔頂回流罐中，在塔頂冷凝器中未冷凝的氣相作為燃料被放掉。 （一） 甲醇脫水制二甲醚 OHCHHCO 322 ?? 100℃時， OHH S OCHSOHOHCH 243423 ??? 100℃時， 4233343 SOHO C HCHOHCHH S OCH ??? 該過程具有反應(yīng)溫度低、轉(zhuǎn)化率高 (80%)、選擇性好 (99%)等優(yōu)點，但也存在設(shè)備腐蝕嚴重、釜殘液及廢水污染環(huán)境、催化劑毒性大等缺點，因此選擇該工藝可能性較小。 二甲醚的性質(zhì) 二甲醚的性質(zhì)：二甲醚上一種無色、具有輕微醚香味的氣體，具有惰性、無腐蝕性、無致癌性、幾乎無毒。它作為民用燃料比液化氣具有更優(yōu)良的物理化學性能（如表 ，表 所示）。近幾年來，二甲醚的良好燃燒性能和低污染排放的特性使其日益受到重視，作為清潔能源使用。作為民用燃料氣其儲運、燃燒安全性，預(yù)混氣熱值和 理論燃燒溫度 等性能指標均優(yōu)于石油液化氣，可作為城市管道煤氣的調(diào)峰氣、液化氣摻混氣。氣相法的工藝過程主要由甲醇加熱、蒸發(fā)、甲醇脫水、二甲醚冷凝及精餾等組成。 45 周：進行初步的設(shè)計計算及選型。 指導(dǎo)教師（簽字 ）： 年 月 日 院（系）意見： 教學院長（主任）（簽字）： 年 月 日 備注： [摘 要 ] 作為 LPG 和石油類的替代燃料，目前二甲醚 (DME)倍受注目。 二甲醚是醚的同系物，但與用作麻醉劑的乙醚不一樣， 毒性 極低；能溶解各種化學物質(zhì)；由于其具有易壓縮、冷凝、氣化及與許多 極性 或非極性溶劑互溶特性，廣泛用于氣霧制品噴射劑、氟利昂替代 制冷劑 、溶劑等， 另外也可用于 化學品 合成，用途比較廣泛。作為 LPG 和石油類的替代燃料，二甲醚是具有與 LPG 的 物理性質(zhì) 相類似的化學品，在燃燒時不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜而大量地生產(chǎn)。 目前，二甲醚發(fā)展的關(guān)鍵問題在于 配套措施不完善、市場發(fā)展不成熟、二甲醚使用觀念有待更新。 本設(shè)計采用的甲醇原料濃度為 90%（質(zhì)量分數(shù)）。其燃燒時火焰略帶亮光 。為了開發(fā)操作簡單、成本低而又可連續(xù)生產(chǎn) DME 的新方法，人們曾用合成氣直接制取二甲醚。 本裝置設(shè)備臺數(shù)較少，設(shè)備制作充分立足于國內(nèi) 現(xiàn)狀，所有設(shè)備均能在國內(nèi)制造而不需進口，項目投資大為降低。本設(shè)計產(chǎn)品二甲醚可用作替代燃料或氣霧劑等化工原料，目前燃料級二甲醚尚未頒布國家標準，設(shè)計產(chǎn)品工藝指標可參照表（ ）。常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。 精餾段操作線方程為11DxRyxRR???? ,截距 ????Rx D 連接 ? ? ,1, , (0 )DDD xRxx ?與 q 線交于 d 點，連接 ? ?,WWxx 與 d 點，得提餾段操作線，然后由平衡線與操作線可得精餾塔理論板數(shù)為 30 塊，提餾段 4 塊，精餾段 26 塊 。 選取汽化塔的規(guī)格為： Ф2700/700 1500,VN= 拉西環(huán)填料 （ 4）填料層高度的 計算 精餾段 ： 3/,/ mkgsmu vv ?? ? 0 3 1 ) ( 9 1 2 8 3 1 3 8 9)( ??LvvLww ?? )( 222 ??????LLV ugu ???? 查化工原理（天大修訂版下冊 [10]） P191 得 mPazP /??? 依經(jīng)驗數(shù)據(jù)取等板高度 HETP=，則 mH ET PNZ T ?????精 精餾段總壓降 )/p PZZP ???????? 精精 （ 提餾段： ) ( )( ??LvvLww ?? )( 222 ??????LLV ugu ???? 查得 mPazP /??? mH E T PNZ T ?????提 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 14 提餾段總壓降 a7 0 6 . )/p PZZP ???????? 提提 （ 全塔填料層總壓降 PaPPP ???????? 提精 填料總高度 mZZZ 15213 ????? 提精 表 填料層高度和壓強降計算匯總表 參數(shù) 精餾段 提餾段 全塔 壓降 / ( / )P Z Pa m? 總壓降 /Pa 填料層高度 /m 75 13 36 2 111 15 汽化塔附屬設(shè)備的選型計算 （ 1） 甲醇回流冷凝器 選用管殼式冷凝器，被冷凝氣體走管間，以便于及時排出冷凝液，采用逆流換熱?！?)。℃ )， 則換熱面積為 24 ?????? 查文獻得冷凝器的規(guī)格為 Φ27320xx，換熱面積 F=： 初餾塔及其附屬設(shè)備的計算選型 本塔設(shè)計為二甲醚、甲醇、水三組分的精餾計算，現(xiàn)做簡化設(shè)計，按二甲醚 —— 甲醇兩組分精餾計算，因為水的沸點高于甲醇的沸點，可近似處理將水的流量并到甲醇中按二組分精餾計算設(shè)計初餾塔。 K)， 2pC? kJ/(kmol℃ )= kJ/(kmol 填料層高度的計算 （ 1）精餾段： ????? VuF ? 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 24 mHETP ? mH E T PNZ ????? 查得壓降 mPaZP /?? （ 2）提餾段 ： 7 3 6 4 ????? VuF ? mHETP ? mH E T PNZ ????? 查得壓降 mPaZP /?? 全塔高度 mZZZ ????? 附屬設(shè)備的選型計算 （ 1）冷凝器 選用列管式冷凝器，逆流方式操作，冷卻水進口溫度為 25℃，出口溫度為 3