【正文】 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 塔釜液相平均黏度 39。 39。計(jì)算結(jié)果如下 ， 塔頂溫度 Dt =65℃ 進(jìn)料板溫度 Ft =℃ 精餾段平均溫度 ( ) / 2m D Ft t t?? =（ 65+） /2=℃ 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂?shù)钠骄栙|(zhì)量計(jì)算 由 1 ?? 查平衡曲線的 1x = 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 VDmM =? +（ ） ? = /kg kmol LDmM =? +（ ） ? = /kg kmol 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由逐板理論的 Fy = 查平衡曲線的 Fx = VFmM =? +（ ） ? = /kg kmol LFmM =? +（ ） ? = /kg kmol 精餾段的平均摩爾質(zhì)量： VmM =（ VDmM + VFmM ） /2=（ +） /2= /kg kmol LmM =( LDmM + LFmM )/2=(+)/2= /kg kmol 平均密度計(jì)算 （ 1） 氣相平均密度 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算： m VmVmmPMRT? ? () 1 0 5 . 3 5 2 8 . 0 8 1 . 0 3 68 . 3 1 4 ( 7 0 . 1 5 2 7 3 . 1 5 )m V mVmmPMRT? ?? ? ???3/kgm （ 1） 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度由下式計(jì)算 ? = () 塔頂液相平均密度計(jì)算 由， Dt =65℃ ， C=95% LDm? =? ? 95%= 3/kgm 進(jìn)料板液相平均密度計(jì)算 Ft =℃ C =40% LDm? =? ? 40%= 3/kgm 精餾段液相平均密度計(jì)算為 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 Lm? =（ LDm? + LDm? ） /2=（ +） /2= 3/kgm 液相平均表面張力計(jì)算 液相平均表面張力由下式計(jì)算， 即 Lm i ix???? () 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由， Dt =65℃ ，查手冊(cè)得 A? = /mNm B? = /mNm Dm? =? +() ? = /mNm 進(jìn)料液相平均表面張力計(jì)算 Ft =℃ 查手冊(cè)得， A? = /mNm B? = /mNm LFm? =? +（ ） ? = /mNm 精餾段液相平均表面張力為 Lm? =（ Dm? + LFm? ） /2= /mNm 液相平均黏度計(jì)算 液相平均黏度由下式計(jì)算 ㏒ 10 ?? ixLm? ㏒ 10 i? () 塔頂液相平均黏度由下式計(jì)算 由 Dt =65℃ 查手 冊(cè)得 A? = .mPas ?? = .mPas lg?LDm =? ()lg +() ? ()lg 解得， ?LDm = .mPas 進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算 Ft =℃ 查手冊(cè)得 A? = .mPas ?? = .mPas 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 lg?LFm =? ()lg +（ ） ? ()lg 解得， ?LFm = .mPas 精餾段 平均黏度： ?Lm =（ ?LDm +?LFm ） /2=（ +） /2= .mPas 第 節(jié) 提餾段的計(jì)算 操作壓力 塔頂操作壓力 DP = kPa 每層塔板壓降： △ P= akP 進(jìn)料板壓力： FP =+? 9= 塔釜的操作壓力 WP =+? 15= 提 留段的操作壓力 39。7y = 。39。r =675? =21627 /kJ kmol 所以， 39。 回流方式 宜采用重力回流，對(duì)于小型塔，冷凝液由重力作用回流入塔。 3. 生產(chǎn)裝置趨向于大型化，由于大型裝置設(shè)備利用率和能源利用率較好，可以節(jié)北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 省單位產(chǎn)品的投資和降低單位產(chǎn) 品成本。 3 2 2C H OH O HCHO H O? ? ? 甲醇分子羥基中的氫可以被堿金屬取代而生成甲醇鈉 3 3 222aaC H OH N C H ON H? ? ? 甲醇鈉在沒有水的條件下才穩(wěn)定，因?yàn)樗梢?使它水解生成甲醇和氫氧化鈉 高溫下，在催化劑上進(jìn)行甲醇的脫水，可以制取二甲醚。塔板上設(shè)置溢流堰，使塔板上能維持一定厚度的液層，在操作時(shí)，上升氣流通過篩孔分散成細(xì)小的流股，在板上液層中鼓 泡而出，汽液間密切接觸而進(jìn)行傳質(zhì)。學(xué)習(xí)更多的東西為發(fā)展科學(xué)觀作出貢獻(xiàn)。年處理 噸的甲醇 水溶液，其中甲醇的含量為 40%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕，塔中甲醇的含量不低于 95%，塔釜?dú)堃褐屑状嫉暮坎桓哂?%。本設(shè)計(jì)是采運(yùn)易揮發(fā)的雙組分離。常溫，常壓是一種無色透明有特殊氣味的易流動(dòng)易揮發(fā)的可燃液體，沸點(diǎn) ℃在空氣中的爆炸極限為 6%%（體積分?jǐn)?shù)），甲醇的密度 、黏度和表面張力都隨溫度的升高而減小。 3. 甲醇是直接合成醋酸的原料，孟山都法實(shí)現(xiàn)了在較低壓力下甲醇和一氧化碳合成醋酸的工業(yè)方法。 第 節(jié) 進(jìn)料狀態(tài) 泡點(diǎn)進(jìn)料對(duì)塔操作方便，不受季節(jié)氣溫影響。 39。39。66(1 )yx y a y? ??39。10x = 39。LW m? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?= 3/kgm 進(jìn)料板液相平均密度計(jì)算 Ft =℃ C =40% 39。Lm? =（ 39。Lm? =（ 39。39。 39。 39。Wh =60m m 塔板布置 （ 1） 塔板的分布 因 D? 1800m m ，故塔板采用分塊式，塔板分為 5 快 （ 2） 邊緣寬度確定 取 SW = 39。39。39。 2 139。 2 21 .1 5 5 1 .1 5 5 1 .7 8 4 91580 .0 1 5OAn t ?? ? ?個(gè) 開孔率為： 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 2 239。t 為 39。39。39。Lh =80m m 故： 39。Z提 ++2? ） ? 10%= 第 精餾塔的總高度 Z= Z精+ 39。39。39。 39。A? = .mPas 39。Ft =℃ 查手冊(cè)得， 39。39。 39。6 ?? 解得， 39。39。 塔釜 殘液中 甲醇 的含量不高于 %. 設(shè)計(jì)條件 操作壓力 （塔頂表壓） 進(jìn)料熱狀況 采用泡點(diǎn)進(jìn)料 回流比 R= 單板壓降 ≤ 全塔效率 ET=52% 設(shè)計(jì)方案確定 本設(shè)計(jì)中進(jìn)行二元混合物系甲醇 水的分離 ,采用連續(xù)操作方式的篩板精餾塔 ,進(jìn)料溫度為泡點(diǎn)溫度 .將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)溫度后送入精餾塔內(nèi) ,用飽和水蒸氣加熱 .塔頂蒸汽采用全凝器冷凝 ,用循環(huán)水進(jìn)行冷卻 ,然后將冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi) ,其余部 分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 1 章 流程的確定和說明 第 加料方式 加料分兩種方式：泵加料和高位槽加料通過控制液位高度，可以得到穩(wěn)定流量，但要求搭建塔臺(tái)，增加基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用；泵加料屬于強(qiáng)制進(jìn)料方式，泵加料易受溫度影響，流量不太穩(wěn)定，流速也忽大忽小，影響傳質(zhì)效率。 甲醇是多中有機(jī)產(chǎn)品的基本原料和重要的溶劑，廣泛用于有機(jī)合成、染料、醫(yī)藥、涂料和國(guó)防等工業(yè)。我國(guó)甲醇的產(chǎn)量近年來發(fā)展較快，從我國(guó)能源結(jié)構(gòu)出發(fā)，甲醇可由煤制得，技術(shù)并不復(fù)雜。重復(fù)將此液在汽化，又進(jìn)行了一次汽液平衡，蒸汽重復(fù)冷凝得到液體，其中易揮發(fā)物質(zhì)的組分又增加了，如此繼續(xù)重復(fù)，最終就能得到接近純組分得各物質(zhì)。沒有剽竊、抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為。 化工生產(chǎn)需進(jìn)行液體混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的 .互溶液體混合物的分離有多種方法 ,精餾是其中最常用的一種 .精餾操作其基本原理是利用互溶液體混合物相對(duì)揮發(fā)度的不同、實(shí)現(xiàn)各組分分離的單元操作，實(shí)現(xiàn)原料混合物中各組分分離該過程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過程。近年來采用大孔徑（ 1025mm） 篩板可避免堵塞，而且由于氣速的提高生產(chǎn)能力增大。甲醇可以裂解制烯烴，這對(duì)石油化工原料的多樣化，和面對(duì)石油資源日漸縮緊對(duì)能源結(jié)構(gòu)的改變具有重要意義。研究進(jìn)一步提高，碳的氧化物與氫合成甲醇單程轉(zhuǎn)化率的新工藝，在強(qiáng)化生產(chǎn)的同時(shí)，實(shí)質(zhì)也是節(jié)約能量的重要手段。 加熱器 選用管殼式換熱器。V =V = /kmol h 求操作線方程 精餾段操作線方程 DLDy x xVV?? () 39。 5x = 5 Fxx? 39。 39。LmM =( LFmM + LWmM )/2=(+)/2= /kg kmol 平均密度得計(jì)算 氣相平均密度的計(jì)算 有理想氣體狀態(tài)方程得， 39。A? = /mNm 39。LWm?lg =? lg()+() ? lg() 解得， 39。 8 4 4 . 3 1 9 . 3 0 . 0 0 4 6 8 8 /3 6 0 0 3 6 0 0 9 6 5 . 5Lms LMLML m s? ?? ? ?? 由 39。39。D = 塔截面積為 39。 立式容器支座有腿式支座、支承式支座、耳式支座、裙式支座 本設(shè)計(jì)采用 裙式支座中的圓形支座 圓形支座制造方便，構(gòu)造簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，用運(yùn)廣泛。39。39。Wh =60m m 塔板布置 （ 1） 塔板分塊： 因 D=1800m m 故塔板采用分塊式，查表得：塔板分為 5 塊 （ 2） 邊緣區(qū)寬度的確定 取 SW = 39。 2 2 10 . 8 8 5 0 . 5 3 12 0 . 5 3 1 0 . 8 8 5 0 . 5 3 1 s in 1 . 6 9 41 8 0 0 . 8 8 5SA ? ??? ??? ? ? ??? ?????? 2m （ 4） 篩孔計(jì)算及其排列 本例所處理的物系無腐蝕性，可選用 39。 0 . 0 1 5Odt?? ??? ? ? ? ? ??? ?????? 氣體通過閥孔的氣速為： 39。 39。39。 AA ? 39。39。其 中凸形封頭包括 半球形風(fēng)頭、球冠形封頭、蝶形封頭、橢圓形風(fēng)頭。m a x 9 6 5 . 5 0 . 8 5 1 3/ 0 . 0 7 9 5 3 2 . 6 7 6 9 /0 . 8 5 1 3L L VC m s? ? ? ? ?? ? ? ? 取安全系數(shù)為 ，則空塔的氣速為： 39。 39。39。 39。LFm? + 39。11x = 39。 15(1 )yyy? ?? 解得， 39。 39。 39。 第 節(jié) 冷凝方式 選全凝器，塔頂出來的氣體溫度不高。 20 世紀(jì) 70 年代以來，國(guó)外甲醇工業(yè)發(fā)展總趨勢(shì)如下： 1. 新建長(zhǎng)多采用中低壓法，不外加二氧化碳，該法具有設(shè)備少，操作與控制簡(jiǎn)單，投資及操作費(fèi)用低，產(chǎn)品純高等許多優(yōu)點(diǎn) 2. 高壓法處于停滯狀態(tài)，為中低壓發(fā)所替代。甲醇具有毒性，內(nèi)服 10mL 有失明危險(xiǎn)， 300mL 能讓人死亡。它直接影響了裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品收率、消耗定額、三廢處理以及環(huán)境保護(hù)等方面。 本設(shè)計(jì)是對(duì)精餾塔的一些物料、熱量的衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及精餾裝置工藝流程圖、設(shè)備工藝條件圖和塔板的負(fù)荷性能圖和附屬設(shè)備等。塔釜采用間接蒸汽加熱 ,以提供足夠的熱量 ,塔底產(chǎn)品冷卻后送至殘液儲(chǔ)罐。性能良好的精餾設(shè)備，為精餾過程得進(jìn)行創(chuàng)造了良好的條件。它易吸收水蒸汽，二氧化碳和某些其他物質(zhì)，因此，只有用特殊的方法才能制的完全午睡的甲醇。甲 醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇樹脂等產(chǎn)品。 由于泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)塔的制造比較方便，而其他進(jìn)料方式對(duì)設(shè)備的要求高，設(shè)計(jì)起來難度相對(duì)加大，所以采用泡點(diǎn)進(jìn)料。 39。 39。39。 39。Lm? =（ 39。LWm? ） /2=(+)/2= /mNm 液相平均粘度的計(jì)算 液相平均黏度由下式計(jì)算， 即 39。LWm? ） /2=(+)/2= .mPas 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 5 章 塔體工藝尺寸計(jì)算 第 節(jié) 精餾段的計(jì)算 精餾段塔徑的計(jì)算 精餾段的氣、液相體積流率計(jì)算為 3600 VmS VmVMV ?? ?