【正文】 區(qū)已經(jīng)發(fā)展成為世界甲醇的生產(chǎn)集中地和全球甲醇主要出口地。將甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴和汽油的工業(yè)化進(jìn)程也取得了重大進(jìn)展，為甲醇的進(jìn)一步轉(zhuǎn)為石油的大宗基礎(chǔ)產(chǎn)品的工業(yè)化運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件，也必將使甲醇的消費(fèi)大增。總之，要以蒸餾法為主，除去粗甲醇中絕大部分的有機(jī)物和水。但是很明顯，兩個塔的能量消耗要高于單塔精餾，所以提高能量的利用、節(jié)約能耗是對該流程的一個展望。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡狀、泡沫狀、蜂窩狀、或者噴射形式穿過板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱。泡罩在塔板上面作等邊三角形。其中浮閥的形式有很多，目前我國已經(jīng)采用的浮閥有五種，但最常用的浮閥形式為F1型、V4型兩種。因?yàn)殚y片可以自由的升降來適應(yīng)氣量的變化，所以維持正常的操作所容許的負(fù)荷波動范圍比泡罩塔和篩板塔都要寬。在預(yù)精餾塔（T01）中，粗甲醇多次的部分汽化和部分冷凝分離出輕組分，從塔頂出來的氣體先通過一級冷凝器（E02a）冷卻后的粗甲醇液體送回預(yù)塔回流槽（V04a），部分未冷凝的二甲醚等以及未完全冷凝的甲醇?xì)怏w再進(jìn)入二級冷凝器（E02b）繼續(xù)冷凝，冷凝液進(jìn)入預(yù)塔回流槽（V04a），氣體排出進(jìn)行燃燒或者送入轉(zhuǎn)化工序。 精餾段與提餾段的體積流量已知精餾段的數(shù)據(jù)如下表42表42 精餾段數(shù)據(jù)所處位置進(jìn)料板塔頂（第一板）質(zhì)量分?jǐn)?shù)xf＝xl＝y(tǒng)f＝y(tǒng)l＝摩爾分?jǐn)?shù)Xf ＝Xl ＝Y(jié)f ＝Y(jié)l ＝摩爾質(zhì)量kg/kmolMLf ＝MLD＝MVf＝MVD＝溫度℃7065液相平均摩爾質(zhì)量：M＝kg/kmol液相的平均溫度：℃℃下查工具書得到：kg/m3 ,那么液相的平均密度為：而其中的所以，那么精餾段的液相負(fù)荷為：L＝RD＝＝汽相平均摩爾質(zhì)量為：若氣體為理想氣體，℃下，103 kPa下：汽相密度為：其中的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為所以有那么精餾段的汽相負(fù)荷為：V＝(R＋1)D＝＝ Vn＝精餾段的負(fù)荷情況列表43 表43 精餾段的汽液相負(fù)荷表名稱液相汽相平均摩爾質(zhì)量kg/kmol平均密度kg/m3體積流量m3/h 先整理提餾段的數(shù)據(jù)于表44表44 提餾段數(shù)據(jù)所處位置進(jìn)料板塔釜質(zhì)量分?jǐn)?shù)xf＝xl＝y(tǒng)f＝y(tǒng)l＝摩爾分?jǐn)?shù)Xf ＝Xl ＝Y(jié)f ＝Y(jié)l ＝摩爾質(zhì)量kg/kmolMLf ＝MLw＝MVf＝Mvw＝溫度℃70105液相平均摩爾質(zhì)量：M＝液相平均溫度為：℃℃下查工具書得到：[11]，[1]液相平均密度為：其中的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)：所以，提餾段的液相負(fù)荷 汽相平均摩爾質(zhì)量：若氣體為理想氣體，℃下，103kPa下：汽相平均密度為：其中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：所以，提餾段的汽相負(fù)荷： 那么提餾段的負(fù)荷如表45表45 提餾段的汽液相負(fù)荷名稱液相汽相平均摩爾質(zhì)量kg/kmol平均密度kg/m3體積流量m3/h 塔徑計(jì)算 該設(shè)計(jì)選用的是F1重閥浮閥塔，全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距HT＝。在工業(yè)生產(chǎn)中，一般解決這個問題是通過增加塔板數(shù)，減少回流比來使操作點(diǎn)下移，因此，本設(shè)計(jì)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中后需要增加適當(dāng)?shù)乃鍞?shù)來防止霧沫夾帶的發(fā)生。總而言之，我要忠心感謝所有對我論文有過幫助、指導(dǎo)的老師和同學(xué)們！參考文獻(xiàn)[1] 劉光啟，馬連湘，劉杰．化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機(jī)卷）[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．2002．5： 559～613[2] 夏清，陳常貴．化工原理（上冊）[M]．修訂版．天津大學(xué)出版社．2009．1[3] Robert H．Williams Eric D． with permission from Energy for Sustainable Development[J]．2003．12：103～105[4] 魏文德．有機(jī)化工原料大全（第二版）上卷[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．1991．1：806[5] Dimmling W．Seipenbusch R．Hydrocarbon Processing．1975，45(9)：169[6] Othmer D F． Methanolaversatile Synfuel．1983[7] 陳平．現(xiàn)代化工[J]．1996，16(12)：36[8] 謝克昌，房鼎業(yè)．甲醇工藝學(xué)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．2010．5[9] 丁振亭．吉化科技[J]．1995，3(1)：1～3[10] 中國化工信息[J]．1997，(13)：6～10[11] 煤化工[J]．2010，第一期[12] 夏清，陳常貴．化工原理（下冊）[M]．．2009．1[13] 劉光啟，馬連湘，劉杰．化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊（無機(jī)卷）[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．2002．4： 3～44[14] 賈紹義，柴誠敬．化工原理課程設(shè)計(jì)[M]．天津大學(xué)出版社．2009．1：119～121[15] 刁玉瑋，王立業(yè)，俞健良．化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M]．大連理工大學(xué)出版社．2009．1：309～310附錄(1) 三塔精餾工藝流程圖、(2) 常壓塔結(jié)構(gòu)圖(3) 常壓塔車間豎面圖(4) 常壓塔車間平面圖外文資料A parison of direct and indirectiquefaction technologies for making fluid fuels from coallRobert H. Williams and Eric D. LarsonPrinceton Environmental Institute, Princeton UniversityGuyot Hall, Washington Road, Princeton, NJ 085441003, USAEmail (Williams): rwilliam1. Introduction China, with its rapidly growing demand for transportation fuels, scant domestic oil and natural gas resources but abundant coal, is likely to turn to coal as a basis for pro viding synthetic fluid fuels for transportation, cooking, and other applications that are not easily served by elec tricity. Two very different approaches to providing fluid fuels from coal are described and pared in this paper: direct coal liquefaction (DCL) and indirect coal liquefaction (ICL). For both approaches a major challenge is to in crease the hydrogencarbon ratio. For finished hydrocar bon fuels such as gasoline and diesel, H/C ～ 2 (molar basis). For petroleum crude oil, the ratio ranges from to . For typical bituminous coals, H/C ～ . 2. Methanol MeOH is a wellestablished chemical modity used throughout the world. It can potentially also be used in directly or directly (see Box 1) as a fuel. The MeOH produced can be further processed to make gasoline by the Mobil process (a mercial technology that can provide gasoline at attractive costs from lowcost stranded natural gas [Tabak, 2003]) or DME by MeOH dehydration (see below), or the MeOH can be useddirectly as fuel. This last option is the focus of the present study (see also panion paper in this issue by Larson and Ren [2003]). In most parts of the world MeOH is made by steam reforming of natural gas, but in gaspoor regions such as China it is made mainly from coalderived syngas via gasification. Under the US Department of Energy39。他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度必將成為以后我學(xué)習(xí)和工作中榜樣。由，得到： ，那么： 漏液線對于F1 重閥，以為規(guī)定氣體最小的負(fù)荷。(1)進(jìn)料加壓塔：預(yù)后粗甲醇 kg/h常壓塔：－4/101/＝ kg/h(2)出料A 加壓塔：塔頂 4/101/＝ 塔釜 B 常壓塔：塔頂 6/1099%1/＝ 釜液中：甲醇 水 kg/h NaOH kg/h 高沸物 kg/h根據(jù)以上計(jì)算得到表34表34 甲醇精餾塔物料平衡匯總（單位：kg/h）成分物料加壓塔出料常壓塔出料常壓塔釜出料甲醇NaOH水高沸物合計(jì) 能量衡算 預(yù)塔的熱量衡算(1)進(jìn)料帶入熱量取回流液與進(jìn)料量之比為1:4，預(yù)塔帶入熱量見下表35表35 預(yù)塔帶入熱量表進(jìn)熱項(xiàng)目粗甲醇軟水回流液熱蒸汽成分二甲醚甲醇水異丁醇外補(bǔ)水堿液甲醇水流量kg/h溫度℃65656565787860比熱kJ/kg℃焓kJ/kg熱量kJQ蒸汽Q入＝Q粗甲醇＋Q軟水＋Q回流液＋Q蒸汽 ＝＋＋＋＋＋＋＋Q蒸汽 ＝＋Q蒸汽 (2)出料熱量計(jì)算物料帶出的熱量見表36出熱部分塔頂塔底熱損失成分二甲醚回流液甲醇水＋（堿液）以5%計(jì)液體比熱kJ/kg℃流量kg/h液體冷凝熱kJ/kg溫度℃64648282熱量kJ5%Q入有：Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q預(yù)后甲醇＋Q損 ＝＋＋＋＋5%Q人 ＝＋5%Q入 根據(jù)能量守恒 即Q入＝Q出 即 ＋Q蒸汽＝＋5%Q入 解得 Q蒸汽＝，如果不計(jì)冷凝水的顯熱，那么需要蒸汽量：G1蒸汽＝＝據(jù)以上計(jì)算的結(jié)果列預(yù)塔熱量平衡表37表37 預(yù)塔熱量平衡表帶入熱量kJ/h帶出熱量kJ/h塔側(cè)粗甲醇入熱塔頂二甲醚出熱塔頂加入冷凝殘液入熱塔頂回流甲醇蒸汽塔頂回流液入熱塔底預(yù)后粗甲醇加熱蒸汽熱損失總?cè)霟峥偝鰺崂鋮s水用量計(jì)算 假設(shè)入口冷卻水的溫度為30℃，出口冷卻水的溫度40℃，℃ Q入＝Q甲醇＋Q甲醇蒸汽＝＋＝Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q損失 ＝＋ ＋102064615% ＝Q傳＝Q入－Q出＝－＝ 又因?yàn)?Q傳＝G1水（40－30）＝所以得到 G1水＝ 加壓塔的熱量衡算設(shè)計(jì)的操作條件為：塔頂?shù)臏囟?15℃，回流溫度為115℃，塔底的溫度為124℃，進(jìn)料的溫度為82℃，甲醇溫度40℃。再沸器其作用可將塔內(nèi)最后一塊板下的原料液加熱，使液體升溫至沸點(diǎn)發(fā)生汽化為蒸汽繼續(xù)上升，提供上升氣流，保證塔板的氣液相進(jìn)行傳質(zhì)?？梢奦4型浮閥適合于減壓系統(tǒng)。近些年來采用大孔徑的篩板可以避免堵塞，而且由于氣速提高，生產(chǎn)能力大大增加。泡罩塔作為應(yīng)用最早的一類氣液傳質(zhì)設(shè)備，長期以來人們對其性能就做了比較充分的研究，而且在工業(yè)上積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 精餾塔的介紹和選擇