【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)值 汽化塔塔底數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào) 數(shù)值 958 汽化塔進(jìn)料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)數(shù)值精餾段及提餾段的流量及物性參數(shù)： 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(duì)分子質(zhì)液相平均相對(duì)分子質(zhì)氣相密度液相密度氣相摩爾流量氣相質(zhì)量流量液相粘度液相摩爾流量液相質(zhì)量流量由氣速關(guān)聯(lián)式: 式中 ——干填料因子；——液體粘度，mPas；A——；L、G——液體、氣體質(zhì)量流速；、——?dú)怏w、液體密度；g——重力加速度。精餾段：=，= kg/m3 ，=，=250 ，= mPas，L=，G= kg/h ，A=代入式中求解得 = m/s空塔氣速 u===, ℃體積流量 考慮到市場的需求存在波動(dòng)性, 設(shè)計(jì)中選取四個(gè)塔，則每個(gè)塔的體積流量: ,則求得塔徑D= 圓整后：D= 空塔氣速 u=提餾段：代入數(shù)值得 =空塔氣速u== m/s ℃體積流量于是 ==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：Ф2700/7001500,VN= 拉西環(huán)填料（4）填料層高度的計(jì)算精餾段： 查化工原理（天大修訂版下冊(cè)[10]）P191得 依經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取等板高度HETP=，則精餾段總壓降 提餾段： 查得 提餾段總壓降 全塔填料層總壓降 填料總高度 填料層高度和壓強(qiáng)降計(jì)算匯總表參數(shù)精餾段提餾段全塔壓降總壓降/Pa填料層高度/m751336211115 汽化塔附屬設(shè)備的選型計(jì)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(shí)排出冷凝液，采用逆流換熱。取冷凝器傳熱系數(shù)逆流： T ℃→℃ t 35℃ ← 20℃ △tm = ℃ 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)，（℃）飽和水蒸氣，傳熱系數(shù)K=2000W/(m2℃) △t==℃ =107 kcal/h 選用兩個(gè)塔底再沸器，則每個(gè)再沸器的換熱面積為：=/2=選取再沸器的型號(hào)為：Ф2733000，換熱面積為F= 合成塔及其附屬設(shè)備的計(jì)算選型 物料衡算進(jìn)塔甲醇蒸汽流量 =由反應(yīng)式 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未反應(yīng)的甲醇出塔流量為出塔水的流量為 合成塔的選?。汉铣伤某叽鐬榱⑹溅?0006680，催化劑載量V= 熱量衡算及附屬設(shè)備的選型計(jì)算（1）合成反應(yīng)熱的計(jì)算：查天大四版物理化學(xué)上冊(cè)附錄得，反應(yīng)放熱為:進(jìn)塔甲醇蒸汽的熱量：其中 ——汽化塔塔頂餾出液帶出熱量；——℃加熱到240℃所需熱量；——℃時(shí)甲醇的比熱容，單位kcal/(kg℃)?！?40℃時(shí)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 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取混合液體的比熱容=(kg℃)，則合成塔的出口溫度為 ℃（2）第一熱交換器的計(jì)算選型：℃ , 傳熱系數(shù)K=200 W/(m2℃), ℃，℃，℃，則逆流： T ℃→℃ t 90℃ ← ℃ 取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則交換熱量為 則換熱面積為：查文獻(xiàn)選取換熱器規(guī)格為：Φ2731500，換熱面積F=（3）第二熱交換器的計(jì)算選型：原料液溫度由常溫25℃℃，第一熱交換器出來的熱流體由260℃降至170℃，傳熱系數(shù)取K=200 W/(m2℃)。逆流： T 260℃ →170℃ t ℃←25℃℃進(jìn)入第二熱交換器的熱量：取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則交換熱量為換熱面積 查文獻(xiàn)選取換熱器規(guī)格為: Φ4001500，換熱面積F= m2（4）第一冷凝器的計(jì)算選型：熱流體進(jìn)口溫度170℃，出口溫度100℃；冷凝水的進(jìn)口溫度20℃，出口溫度為35℃。逆流： T 170℃→100℃ t 35℃← 20℃℃進(jìn)入第一冷凝器的熱量： 沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表沸點(diǎn)/℃蒸發(fā)潛熱/(KJ/mol)/K二甲醚甲醇水100由沃森公式計(jì)算平均溫度135℃下的潛熱 135℃時(shí)，對(duì)二甲醚： ，可以看出不能用沃森公式推算，結(jié)合化工工藝手冊(cè)乙醚在140℃下的蒸發(fā)潛熱，可估算二甲醚在此溫度下的蒸發(fā)潛熱為=135℃時(shí)，對(duì)水： ,則， 對(duì)甲醇，同理得 = ，=則， 于是混合液的汽化潛熱可由下式計(jì)算，取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則交換熱量為換熱系數(shù)取K=700 W/(m2℃)，則換熱面積為 查文獻(xiàn)得冷凝器的規(guī)格為：Φ2733000，換熱面積F=（5）第二冷凝器的計(jì)算選型熱流體進(jìn)口溫度100℃，出口溫度25℃；冷凝水的進(jìn)口溫度20℃，出口溫度為35℃。逆流： T 100℃→25℃ t 35℃← 20℃℃℃下的潛熱= kJ/mol. ， = kJ/mol. ， = kJ/mol.假設(shè)第一冷凝器的冷凝效率為80%，于是混合液的汽化潛熱可由下式計(jì)算取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則交換熱量為換熱系數(shù)取K=800 W/(m2℃)，則換熱面積為 查文獻(xiàn)得冷凝器的規(guī)格為Φ2732000，換熱面積F=： 初餾塔及其附屬設(shè)備的計(jì)算選型本塔設(shè)計(jì)為二甲醚、甲醇、水三組分的精餾計(jì)算，現(xiàn)做簡化設(shè)計(jì)，按二甲醚——甲醇兩組分精餾計(jì)算，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)高于甲醇的沸點(diǎn)，可近似處理將水的流量并到甲醇中按二組分精餾計(jì)算設(shè)計(jì)初餾塔。進(jìn)料質(zhì)量流量 摩爾流量 =， ，摩爾分率 %，%，%質(zhì)量分率 %，%，%,二甲醚甲醇的汽液平衡數(shù)據(jù)可依據(jù)Antoine方程（）計(jì)算，所得二甲醚甲醇的txy數(shù)據(jù)如下表。 二甲醚甲醇平衡時(shí)的t、x、y數(shù)據(jù)平衡溫度/℃4050607080液相DME x/mol %氣相DME y/mol %平衡溫度/℃90100110120液相DME x/mol %氣相DME y/mol %00 物料衡算已知：進(jìn)料， 二甲醚的摩爾流量為 ，甲醇的摩爾流量為 二甲醚的摩爾分率為，甲醇的摩爾分率為根據(jù)物料衡算方程解得 采用泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求得進(jìn)料溫度為 ℃此溫度下， ； 物料衡算結(jié)果表物料流量（kmol/h）組成物料物流（kmol/h）進(jìn)料塔頂產(chǎn)品D塔底殘液W精餾段上升蒸汽提餾段上升蒸汽精餾段下降液體提餾段下降液體 熱量衡算（1）由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法可求塔頂溫度、塔底溫度、泡點(diǎn)溫度=℃ , =℃注：下標(biāo)1為DME,下標(biāo)2為甲醇。二甲醚的比熱容采用摩爾定壓方程計(jì)算得出（數(shù)據(jù)來自于化學(xué)工程師手冊(cè)[4]P59），甲醇的比熱容查自于化工工藝手冊(cè)上冊(cè)[3]2702溫度下： kcal/(kmol℃)=(kmolK)，(kmol℃)= kJ/(kmolK) kJ/(kmolK)， kJ/(kmolK)溫度下： ， 塔頂:（2）塔頂以0℃為基準(zhǔn)，0℃時(shí)塔頂上升氣體的焓值為 （3）回流液的焓 kcal/(kmol℃)=(kmolK) kcal/(kmol℃)=(kmolK) （4）餾出液的焓 。因?yàn)轲s出口與回流口組成一樣，所以（5）冷凝器消耗 （6）進(jìn)料口的焓 。溫度下： ， kcal/(kmol℃)= kJ/(kmolK) 所以 （7）塔底殘液焓 。（8）再沸器（全塔范圍列衡算式）設(shè)再沸器損失能量 所以， 熱量衡算結(jié)果表進(jìn)料冷凝器塔頂餾出液塔底釜?dú)堃涸俜衅髌骄葻醄kJ/(kmolK)]熱量Q（kJ/h） 理論塔板數(shù)的計(jì)算塔頂溫度下， 塔底溫度下， 則全塔平均相對(duì)揮發(fā)度： 查吉利蘭圖得， ，解得N=（含釜）進(jìn)料液的相對(duì)揮發(fā)度為塔頂與進(jìn)料的相對(duì)揮發(fā)度： 同上可得，N=取整數(shù)，精餾段理論板數(shù)為14塊，加料板位置為從塔頂數(shù)第15塊理論板，整塔理論板數(shù)為25塊 初餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 二甲醚和甲醇在不同溫度下的密度溫度/℃二甲醚密度/(g/ml)甲醇密度/(g/ml)（1）塔頂條件下的流量和物性參數(shù)， （2）塔底條件下的流量和物性參數(shù) ， （3）進(jìn)料條件下的流量和物性參數(shù) 精餾段： 提餾段： （4）精餾段的流量和物性參數(shù)（5）提餾段的流量和物性參數(shù)