【正文】 .0 1 7 1 2 .2 5 7 5 ( 1 0 .0 1 7 ) 5 7 .8 5 5 7 .0 7 5 /Lwm m N m? ? ? ? ? ? ? 精餾段液相平均表面張力為： mmNLM /89 )( ???? 提餾段液相平均表面張力為： mmNLM /)( ???? 液體平均粘度計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算，即： iiLm x ?? lglg ?? 塔頂液相平均粘度的計(jì)算 : 由 66Dt ? ℃ ， 得3 0 .3 2 3 9CH OH mPa s? ?? 2 mPa s? ?? g 0 .9 6 5 g ( 0 .3 2 3 9 ) ( 1 0 .9 6 5 ) g ( 0 .4 3 1 6 ) 0 .4 8 5 2L D ml l l? ? ? ? ? ? 解出： mPa s? ?? 進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算 : 由 82Dt ? ℃ ， 得3 0 .2 7 2 1CH OH mPa s? ?? 2 mPa s? ?? g 0. 62 8 g( 0. 27 21 ) ( 1 0. 62 8 ) g( 0. 34 69 ) 0. 52 43LF ml l l? ? ? ? ? ? 解出： mPa s? ?? 塔底液相平均粘度的計(jì)算 : 由 105Dt ? ℃ ， 得3 OH mPa s? ?? 2 mPa s? ?? g 0. 01 7 g( 0. 22 ) ( 1 0. 01 7 ) g( 0. 27 1 ) 0. 56 86LW ml l l? ? ? ? ? ? 解出： mPa s? ?? 精餾段液相平均粘度為： ( 0. 32 72 0. 29 90 ) / 2 0. 31 31Lm m P a s? ? ? ? ? 提餾段液相平均粘度為： ( 0 .2 9 9 0 0 .2 7 ) / 2 0 .2 8 4 5Lm m P a s? ? ? ? ? 精餾段塔體工藝計(jì)算 精餾段的 氣、液相體積流率為 ： smLMLsmVMVLMLMSVmVmS/0 0 5 4 3 7 13 6 0 0 6 9 5 2 83 6 0 0/0 1 6 0 0 6 2 2 6 43 6 0 033?? ???????????? 最大空塔氣速 maxu 可依據(jù) 懸 浮液滴沉降原理導(dǎo)出，其結(jié)果為 ： VVLCu ? ?? ??m a x 式中 ： L? — 液相密度， 3/mkg ； V? — 氣相密度， 3/mkg ； C— 負(fù)荷因子， m/s， 負(fù)荷因子 C 值與氣液負(fù)荷、物性及塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般由實(shí)驗(yàn)確定。 粗甲醇在槽內(nèi)加入堿液進(jìn)行中和進(jìn)再沸器加熱，然后進(jìn)入預(yù)塔，然后進(jìn)入預(yù)塔，在預(yù)塔頂分離出輕組分，塔釜液由預(yù)塔的塔釜送至加壓塔。 （ 1） 銅基催化劑合成粗甲醇的單塔精餾 由于催化劑為銅基催化劑，較使用鋅鉻催化劑得到的粗甲醇產(chǎn)品中的還原性雜質(zhì)的含量大大的減少，特別是二甲醚的含量幾十倍的降低了，因此在取消了化學(xué)凈化步驟的同時(shí)，甚至可以將甲醇 水 重組分在一個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行分離，這樣就可以獲得一般工業(yè)上所需要的精甲醇。甲醇和燃料油相比是一類(lèi)廉價(jià)、辛烷值高（高達(dá) 110）、熱效率高、對(duì)環(huán)境的污染小的液體燃料。 甲醇為無(wú)色液體，易燃，爆炸極限 %~%（體積）。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) ，甲醇生產(chǎn)越來(lái)越受到重視。它可以與水、乙醇、酯、乙醚、苯、酮、鹵代烴和大多數(shù)其他有機(jī)溶劑混合，只輕微地溶于脂肪和油。甲醇還可以與汽油摻混 燃料，作為汽車(chē)的燃料。 （ 2） 銅基催化劑合成粗甲醇的雙塔精餾 甲醇精餾的雙塔流程是最為普遍應(yīng)用的方式。常壓塔塔頂生成低壓高純度的甲醇?xì)怏w，進(jìn)入常壓塔冷凝器降溫冷凝后一部分回流到塔內(nèi)，一部分作為產(chǎn)品冷卻后送往儲(chǔ)槽，常壓塔塔底殘夜再做處理。 其中 20C 由 圖 查取，圖的橫坐標(biāo)為： 2/12/1 ???????? ??????????VLSSVL ?? 取板間 距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 ： mhH LT ???? 負(fù)荷因子 C,由 圖 查得 ： ?C ???????????????? LCC ? smu / a x ??? 甲醇 水屬不易發(fā)泡物系，故取安全系數(shù)為 。 取 mDl w ???? （ 2） 溢流堰高度 wh owwL hhh ?? 式中： Lh — 板上清液層高度， m ； owh — 堰上液層高度， m 。 ? 取 39。 （ 3） 液泛 可用下式計(jì)算 dH ，即： dLpd hhhH ??? 23 )39。 代入數(shù)據(jù)得： smua /4 7 2 1 5 4 1 9 8 7 ??? )./(3 7 1 7 2 2/12/1 mskgF O ?? 查 圖 ，得 ?? 故 液柱0 3 4 )0 1 2 8 4 7 1 ()(1 mhhh oww ?????? ? （ 3） 液體表面張力的阻力 ?h 計(jì)算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 ?h 由下式計(jì)算，即： 34 4 4 1 . 4 8 5 1 0 0 . 0 0 3 9 1 88 6 3 . 5 4 4 9 . 8 1 0 . 0 0 5LLohmgd?? ????? ? ??? 液 柱 式中： L? — 液體的表面張力， mN/ 液柱0 6 7 6 0 0 3 9 1 3 4 2 8 8 8 mhhhh cp ??????? ? 氣體通過(guò)每層塔板的壓降為： k Pak PaPaghP Lpp 7 7 4 6 30 6 7 6 0 ???????? ? 故氣體通過(guò)每層塔板的壓降設(shè)計(jì)合理。 3/23/2 ??????? wlEd ? 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得： 3/223/223/22 5 03 7 6 0 7 4 88 1 0 2 03 8 2 0 0 39。 2 ???? ow hlc )()(11000 )3600)(1(1000 39。39。 sss LdLcbVa ??? 式中 : ? ? 0 0 0 5 8 0 0 7 )()( 39。 ? 。 mhh Lf ???? 故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量 ve 在允許范圍內(nèi)。 塔板上篩孔的布置 （ 1）塔板的分塊 對(duì)于單溢流型塔板，塔板分塊數(shù)按表 25 進(jìn)行分塊。 由于篩板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)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。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。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。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(guò)程。 上世紀(jì) 80 年代以來(lái)，甲醇的非化工用途受到人們的重視，并為甲醇的用途開(kāi)辟一個(gè)新的領(lǐng)域。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。 仔細(xì)研究工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)后，查閱相關(guān)資料，選擇了甲醇精餾的工藝流程。甲醇作為一種用途廣泛的有機(jī)化工產(chǎn)品，同時(shí)也是一種重要的基本有機(jī)化工原料。 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。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(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī) 驅(qū)動(dòng)透平排出的低壓蒸汽。 可見(jiàn)，對(duì)于三塔精餾過(guò)程，兩個(gè)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。 則 空塔氣速 u為： smuu / m a x ???? 塔徑用下式計(jì)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(shí)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(kāi) — 人孔，其高度為 。 由 owLw hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 由下式計(jì)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)。 W m?? ， ? 。()( oowsd uhl Lh ?? 式中： ou39。 （ 4）液面落差 當(dāng)液體橫向流過(guò)塔板時(shí)，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。39。 3/23/2 ???????? wlEd ? 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得： 3/223/223/2239。39。39。 選用凹形受液盤(pán)，深度 mmhw 5039。 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般取 Lf hh ? 。 ? 。 塔板形式有： 泡罩塔板 、 篩孔塔板 、 浮閥塔板 。 ??????? xxxVWXVLy w 采用圖解法求理論板層數(shù) 。 三塔精餾與雙塔精餾的主要區(qū)別在于三塔精餾采用了兩個(gè)主精餾塔，第一個(gè)主精餾塔為加壓操作，第二個(gè)塔為常壓操作，利用加壓塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為第二主精餾塔再沸器的加熱源。 甲醇合成不論采用鋅鉻催化劑或銅基催化劑，均受其選擇性的限制，且受合成條件壓力、溫度、合成氣組成的影響，在生產(chǎn)甲醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列副反應(yīng)，其產(chǎn)品系主要是由甲醇以及水，有機(jī)雜質(zhì)等組成的混合液，故為粗甲醇。此外，在合成材料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染料和油漆等工業(yè)中 ，甲醛是不可缺少的溶劑和原料。 相對(duì)分子質(zhì)量為，是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的飽和一元醇。對(duì)工藝流程中的主塔進(jìn)行工藝計(jì)算，即回流比及塔板數(shù)的計(jì)算、精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算、塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算、流體力學(xué)驗(yàn)算、繪制塔板負(fù)荷性能圖，最后需要編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并繪制主塔設(shè)備圖。隨著國(guó)名經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甲醇的生產(chǎn)也促進(jìn)了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。 從我國(guó)能源結(jié)構(gòu)出發(fā)，甲醇由煤制的技術(shù)已經(jīng)成熟，近幾年由煤制甲醇的工藝已經(jīng)全面工業(yè)化生產(chǎn)，將來(lái)在我國(guó)甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蘊(yùn)藏著潛在的巨大市場(chǎng)。 預(yù)精餾塔分離輕組分和溶解的氣體，如氫氣、一氧化碳、二氧化碳等，塔頂大部分的水和甲醇回流。但是對(duì)加壓塔的設(shè)備要求卻提高了，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，總的效益還是很明顯的。 故精餾塔的有效高度為 ： 0 . 8 4 . 2 5 . 4 0 . 8 1 0 . 4Z Z Z m? ? ? ? ? ? ?精 提 、封頭尺寸的選擇 封頭又稱(chēng)為端蓋或頂蓋，是容器的重要組成部分。 （ 近似取 1E? ） 設(shè)計(jì)中，板上液層高度 Lh 由設(shè)計(jì)者選定。 （ 3） 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 開(kāi)孔區(qū)面積 aA 按下式計(jì)算，即 ： 22 2 1