【文章內(nèi)容簡介】 11(121 ??TTHH V ????? ,其中 rT —— 對比溫度。 表 沸點下蒸發(fā)潛熱列表 沸點 /℃ 蒸發(fā)潛熱 rH? /(kcalkmol1) Tc/K 甲醇 水 100 8430 9729 由沃森公式計算塔頂溫度下的潛熱 21)11(121 ??TTHH V ????? ℃時，對甲醇 : 66 2 322 ????CTTT ? 1 ????CTTT ? 蒸發(fā)潛熱 : k m o lk c a lH / 2 0) (84 3 0 ?????? 甲? 對水，同理得 2 ? 1 ? 蒸發(fā)潛熱 k m olk c alH /3 3 0 17 7 29 ???? ）（水? 對于全凝器作熱量衡算（忽略熱損失），選擇泡點回流，因為塔頂甲醇含量很高，與露點相接近，所以 水甲 HxHxII DDLDVD ?????? )1( 代入數(shù)據(jù) k mo lk c a lII LDVD /8 4 5 1 . 4 6 31 0 1 7 4 . 3 3 80 . 9 8 2 4 )( ?????? k mo lk c a lQ c /)( ????? 冷卻劑的消耗量 hkgttC QW P CC /)( 12 ??? （ 3）加熱器的熱負荷及全塔熱量衡算 選用 (℃ )飽和水蒸氣為加熱介質(zhì) 表 甲醇、水在不同溫度下混合的比熱容 [單位： kcal/(kg.℃ )] 甲醇 ? ? 1 ? ? ? 1 ? ? 水 1pC ? 1pC ? 2 1pC ? 2 1pC ? 2 1pC ? 2 1pC? ? 甲醇 )()(1 ??????? FLDp ttC 1 ( ) 0 . 7 8 2 ( 9 9 . 6 2 6 8 . 2 5 ) 2 4 . 5 3p WFC t t? ? ? ? ? ? ? 煙臺大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 水 )(1)(2 ??????? FLDp ttC )(1)(2 ??????? FWp ttC )()()]1([ ??????????????? txCxCdtC DpDpp )()()]1([ ?????????????????? txCxCdtC WpWpp 則有 6 5 . 0 16 8 . 2 5 7 4 9 1 . 9 4 9 ( 2 . 3 6 ) 1 7 6 8 0 . 9 9D ppQ D C d t D C t? ? ? ? ? ? ? ? ??kcal/h 3 6 2 ????????? ? tCWdtCWQ ppWkcal/h 對全塔進行熱量衡算 CWDSF Q ???? 為了簡化計算，以進料焓，即 ℃時的焓值為基準做熱量衡算 FCWDS Q ???? k m o lk c a lQ FCWDS / 0 6 1 6 0 6 7??????????? 塔釜熱損失為 10%，則 η=，則 hk c a l SS / 100 6 2 77 ?????? ? 式中 SQ—— 加熱器理想熱負荷； SQ?—— 加熱器實際熱負荷； DQ—— 塔頂餾出液帶出熱量； WQ—— 塔底帶出熱量。 加熱蒸汽消耗量 rH??水 蒸 氣 kj/kg (℃ ,) hkgH QWrSh / 7 4118 6 ???? ??水蒸氣 表 熱量衡算數(shù)據(jù)結(jié)果列表單位 kcal/h 符號 CQ CW FQ DQ WQ SQ? hW 數(shù)值 0 107 理論板數(shù)、塔徑、填料選擇及填料層高度的計算 （ 1）理論板數(shù)的計算 由于本次設(shè)計時汽化塔的相對揮發(fā)度 是變化的，所以不能用 簡捷法 求得，應(yīng)用圖解法。 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 。 （ 2）填料的選擇 填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性 質(zhì)。目前，填料的開發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個方面煙臺大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 進行。 本汽化塔設(shè)計選用 25 金屬拉西環(huán)亂堆填料。 （ 3）塔徑設(shè)計計算 汽化塔設(shè)計的主要依據(jù)和條件： 表 不同溫度下甲醇和水的密度 物質(zhì) 密度 (kg/m3) 溫度 /℃ 50 60 70 80 90 100 甲醇 水 750 988 741 983 731 978 721 972 713 965 704 958 表 查化工工藝設(shè)計手冊整理得甲醇 水特殊點粘度 物質(zhì) 粘度（ ） 塔頂 ℃ 塔底 ℃ 進料 ℃ 甲醇 水 塔頂、塔底、進料條件下的流量及物性參數(shù)： 表 汽化塔塔頂數(shù)據(jù)結(jié)果表 符號 1. LDMkgkmol? 1. VDMkgkmol? ? ? ? ? LDmPas?? 1Dkgh?? 數(shù)值 表 汽化塔塔底數(shù)據(jù)結(jié)果表 符號 1. LWMkgkmol? 1. VWMkgkmol? ? ? ? ? LWmPas?? 1Wkgh?? 數(shù)值 958 表 汽化塔進料數(shù)據(jù)結(jié)果表 符號 1. LFMkgkmol? 1. VFMkgkmol? ? ? ? ? LFmPas?? 1Fkgh?? 數(shù)值 煙臺大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 精餾段及提餾段的流量及物性參數(shù)： 表 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表 精餾段 提餾段 氣相平均相對分子質(zhì) 1/ ( . )VM kg kmol? 液相平均相對分子質(zhì) 1/ ( . )LM kg kmol? 氣相密度 3/ ( . )V kgm? ? 液相密度 3/ ( . )L kgm? ? 氣相摩爾流量 1( . )kmolh? 氣相質(zhì)量流量 1( . )kgh? 液相粘度 /.mPas 液相摩爾流量 1/( . )kmolh? 液相質(zhì)量流量 1/( . )kgh? 由氣速關(guān)聯(lián)式 : 112840 . 22l g 1 . 7 5f GGLLLu aLAgG????? ? ? ? ???? ? ? ????? ??? ? ? ???? ? ? ??? 式中 2a?—— 干填料因子； L? —— 液體粘度， mPa 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。 精餾段： G? =， L? = kg/m3 ， ? =， a =250 23/mm， L? = mPas， L=， G= kg/h ， A= 代入式中求解得 fu = m/s 空塔氣速 u= fu = =, ????? VDF ttt ℃ 體積流量 smVS / )( 353 ??? ????? 考慮到市場的需求存在波動性 , 設(shè)計中選取四個塔，則每個塔的體積流量 : 30 .2 5 2 .4 3 /SSV V m s? ??,則求得塔徑 D= 圓整后： D= 空塔氣速 u=提餾段： hkgGhkgLmkgmkg Lv /,/,/,/ 33 ???? ?? 代入數(shù)值得 fu? =空塔氣速 u= fu? = m/s ????? WF ttt ℃ 體積流量 smVS / )( 353 ??? ????? 于是 sV? =14 sV = sm/3 SQ? hW煙臺大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 muVD S ?????? ? 圓整后： D=, 空塔氣速 u=選取整塔塔徑為 D=。 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 ?? ? ) ( )( ??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 E TPNZ T ?????精 精餾段總壓降 5 6 )/p PZZP ???????? 精精 （ 提餾段： 0 3 ) ( 9 36 3 9 89 9)( ??LvvLww ?? )( 222 ??????LLV ugu ???? 查得 mPazP /??? mH E T PNZ T ?????提 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 煙臺大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 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。 取冷凝器傳熱系數(shù) 2K 7 0 0 W / m??（ ℃ ） 逆流： T ℃→ ℃ t 35℃ ← 20℃ △ tm = )()()/ln (1212 ????????? ????? tt tttm℃ 4/16 2 6 16 06 1 mtKQA C ?? ???? 選取冷凝器規(guī)格為： Φ8004500，冷凝面積 F= （ 2）塔底再沸器 選用 U型管加熱器，經(jīng)處理后，放在塔釜內(nèi)，蒸汽選擇 （ ℃ ）飽和水蒸氣，傳熱系數(shù) K=2020W/(m2℃ ) △ t==℃ SQ? = 107 kcal/h 27 0 0 0 4/1 6 2 mtKQA C ??????? 選用兩個塔底再沸器，則每個再沸器的換熱面積為： A? =A /2= 2m 選取再沸器的型號為： Ф273 3000，換熱面積為 F= 合成塔及其附屬設(shè)備的計算選型 物料衡算 進塔甲醇蒸汽流量 D? =由反應(yīng)式 OHO C HCHOHCH 23332 ?? 其單程轉(zhuǎn)化率為 80%， DME 選擇性≥ 99% 則生成二甲醚的出塔流量為 hk m o lD /??????? 未反應(yīng)的甲醇出塔流量為 hk m o lN /%20% ???? 出塔水的流量為 hk m o lN /)( ??????? 合成塔的選取 ： 合成塔的尺寸為立式 Φ1000 6680，催化劑載量 V= 熱量衡算及附屬設(shè)備的選型計算 （ 1）合成反應(yīng)熱的計算： 查天大四版物理 化學(xué)上冊附錄得， m o lkJfHQ mB /)()()(2 ????????????? ? ?? ? 反應(yīng)放熱為 : m o lkJQr /%80%)( 33 ????????? 煙臺大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 進塔甲醇蒸汽的熱量： hkJQ CDi/)( ????????????? 其中 DQ —— 汽化塔塔頂餾出液帶出熱量； CQ —— 甲醇蒸汽由 ℃加熱到 240℃所需熱量； —— ℃時甲醇的比熱容，單位 kcal/(kg℃ )。—— 240℃時甲醇的比熱容； 出塔混合液的熱量：損失 的熱量取反應(yīng)熱的 10% 則 hkJ iO /%)101( 3 ?????????? 損? 根據(jù)經(jīng)驗值取混合液體的比熱容 pc =(kg℃ )，則 合成塔的出口溫度為 )( 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℃ ), 汽化塔塔頂餾出液溫度由 ℃，經(jīng)第一