【文章內(nèi)容簡介】 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 5 4 . 0 4 . 5 5 . 05.e+0061.e+0071.5e+0072.e+007Q C O N D 可以看出，最小回流比取 的時(shí)候再沸器和冷凝器的負(fù)荷都不大，能量消耗較小，所以取最小回流比取 R= 是合理的。 嚴(yán)格計(jì)算模擬結(jié)果： 流股數(shù)據(jù)： 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 總體數(shù)據(jù)： 再沸器數(shù)據(jù)： 冷凝器數(shù)據(jù)： 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 輸入輸出摩爾流量、質(zhì)量流量及能量流率： 各組分在輸出物流中的摩爾分?jǐn)?shù)： 各板的溫度壓力及組成 板溫度 壓力熱負(fù)荷液體流率氣體流率 K kPa kJ/hr kmol/hrkmol/hr 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 10 0 11 0 12 0 13 每 板 各組分 汽體 分 率 （摩爾比） ： 板 CH4O H2O C2H6O 1 2 3 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 每 板 各組分 液體 分 率 （摩爾比） ： 板 CH4O H2O C2H6O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 精餾塔 操作壓力的計(jì)算 DME 在常壓下的沸點(diǎn)是 ℃ ，所以如果選擇系統(tǒng)壓力在常壓下，則塔頂冷凝器很難對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。所以塔壓力采用加壓。另一方面隨著操作壓力增加 ,精餾操作所用的蒸汽、冷卻水、動(dòng)力消耗也增加。精餾高純度 DME 的操作壓力適宜范圍為 ～ 這里采用塔頂冷凝器壓力為 ，塔頂壓力為，塔底壓力為 對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算，這樣塔頂溫度為 ℃ ，塔底溫度為 ℃ 。這樣塔頂、塔底的公用工程就可以分別用冷凝水和中壓（ 1015kgf/cm2）蒸汽來實(shí)現(xiàn)。 塔頂操作壓力 PD= 每層塔板壓降 P? =40kPa 進(jìn)料板壓力 PF= 塔底壓力 Pw= 精餾段平均壓力 Pm=1, 全塔平均壓力 Pm=1, 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 精餾塔 操作溫度計(jì)算 泡點(diǎn)溫度。計(jì)算結(jié)果如下： 塔頂溫度 tD=℃ 進(jìn)料板溫度 tF=℃ 塔底溫度 tW=℃ 精餾段平均溫度 tm1=℃ 提餾段平均溫度 tm2=℃ 精餾塔的塔體工藝 及尺寸 計(jì)算 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算： 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算： 塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算： 精餾段平均摩爾質(zhì)量： 提餾段平均摩爾質(zhì)量： 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 平均密度計(jì)算 氣相平均密度計(jì)算 精餾段氣相密度 提餾段氣相密度 全塔平均氣相密度 液相平均密度計(jì)算 計(jì)算公式 1i iVm a ?? ?? 塔頂溫度 tD=℃ 精餾段液相密度 ρ 甲醇 =塔頂液相質(zhì)量分率 α D 甲醇 = α D 水 = α D 二甲醚 = 進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由進(jìn)料板溫度 tF=℃ 查手冊(cè)得 ρ 甲醇 = 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 精餾段液相平均密度為 由 tW=℃， 查手冊(cè)得 ρ 甲醇 =塔底液相的質(zhì)量分率 α W 甲醇 = α W 水 = α W 二甲醚 = 精餾段液相平均密度為： 提餾段液相平均密度為： ρ Lm=(+)/2= kg/m3 全塔液相平均密度為： ρ Lm=(+)/2= kg/m3 液體平均表面張力的計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即 Lm i ix???? 塔頂 液相平均表面張力的計(jì)算 由 tD=℃，查表得 σ 甲醇 = 進(jìn)料板 液相平均表面張力為 由 tF=℃，查表得 σ 甲醇 = 塔底 平均表面張力為 由 tW=℃，查表得 σ 甲醇 = 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 精餾段 液相平均表面張力為： 提餾段 液相平均表面張力為： 全塔 液相平均表面張力為： 精餾段的氣、液相體積流率為 D=精餾段氣液相負(fù)荷 V=(R+1)D=(+1)* =L=RD=*=提餾段氣液相負(fù)荷 L’=L+F=+=V’ =V=精餾段的氣、液相體積流率為 ： 提餾段的氣、液相體積 流率為： 精餾段塔徑的計(jì)算 由m ax LVVuC????式中的 C 由式 20 ()20LCC??計(jì)算，其中 20C 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，圖的橫坐標(biāo)為 ：化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 取板間距 = ，板上液層高度 = 則 HThL= 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 20C = 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 U= Umax=*= 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 實(shí)際空塔氣速為 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 提餾段塔徑的計(jì)算 由max LVVuC????式中的 C 由式 20 ()20LCC??計(jì)算，其中 20C 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，圖的橫坐標(biāo)為 ： 取板間距 = ，板上液層高度 = ，則 HThL= 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 20C = C=*() = 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為： U==*= 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 故全塔直徑取 。 塔截面積為 實(shí)際空塔氣速為： 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度為： 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 提餾段有效高度為： 在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為： 故精餾塔的有效高度為： Z=Z 精 +Z 提 +=5m 塔頂及釜液上的汽液分離空間高度均取 ，裙座取 2m，則精餾塔的實(shí)際高度為： Z 總 =5+*2+2=9m 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下： 全塔的氣、液相平均體積流率為： 堰長 LW 取堰長 LW==*= 溢流堰高度 hW 由 W L OWh h h? 選用平直堰，堰上液層高度 OWh 由式 2 32 .8 41000 hOW WLhEl??? ???? 近似取 E=1，則 取板上清液層高度 Lh =60mm 故 弓形降液管寬度 Wd 和截面積 Af 由 查弓形降液管的參數(shù)圖，得 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 故 依式 3600 fThAHL? ? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 降液管底隙高度 h0 0 39。03600hWLh lu? UO 的一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)值為 ~ ,取 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 塔板布置 邊緣區(qū)寬度確定 取 Ws=W39。 =， Wc= 開孔區(qū)面積計(jì)算 開孔區(qū)面積 aA 按式 22 2 12 sin180a rxA x r x r?????????計(jì)算 其中 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 故 篩孔計(jì)算及排列 本設(shè)計(jì)所處理的物系無腐蝕性，可選用 =3mm? 碳鋼板，取篩孔直徑 0 5mmd ? 篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為： 篩孔數(shù)目 n 為≈ 2426 個(gè) 開孔率為： 氣體通過閥孔的氣速為： 精餾塔接管尺寸計(jì)算 進(jìn)料管的直徑 料液速度可取 s/~ F ? ，取料液速度 ? 。 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 經(jīng)圓整后，取熱軋無縫鋼管Φ =120*5mm。 釜?dú)堃撼隽瞎? 一般可取塔底出料管的料液流速 wu 為 ~ m/s，循環(huán)式再沸器取 ~ m/s，取塔底出料管的料液流速 wu 為 m/s，則，塔底出料管的直徑 dw為： 則 ： 輸 送 管 徑 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：Φ =105*5mm。 回流液管 塔頂冷凝器械安裝在塔頂平臺(tái)時(shí)，回流液靠重力自流入塔內(nèi)，流速 Ru 可取~ m/s。取 Ru ? ，則回流管的直徑 則：回流管徑輸送管徑 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：Φ =110*5mm 實(shí)際管內(nèi)流速： UR=。 塔頂產(chǎn)品出口管 操作壓力不大時(shí)，蒸汽導(dǎo)管中常用流速為 12~20 m/s，蒸汽管的直徑為，其中 Vd 塔頂蒸汽導(dǎo)管內(nèi)徑 m sV 塔頂蒸汽量 m3/s，取 12m/sVu ? ，則 則：回流管徑輸送管徑 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：Φ =205*5mm 實(shí)際管內(nèi)流速： UV=。 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計(jì)大作業(yè) 甲醇精餾塔設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 華中科技大學(xué) （工程名稱） （設(shè)計(jì)階段） （裝置名稱）（主項(xiàng)名稱） （圖號(hào)） 精餾塔工藝數(shù)據(jù)表 第 頁 共 頁 設(shè)備名稱 精餾塔 設(shè)備位號(hào) 工藝條件 項(xiàng)目 塔頂餾出液 塔釜出料 原料 介質(zhì)名稱 二甲醚和甲醇 主要為甲醇和水 甲醇、二甲醚和水 介質(zhì)相態(tài) 液態(tài) 氣液共存 氣液共存 組成（） 甲醇 %,