【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 F+R)/2=得原料甲醇流量= kmol/h，循環(huán)甲醇流量R= 。 原料甲醇中水的摩爾流量的計(jì)算 由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知，設(shè)原料中甲醇含量＝％ 水含量＝ wt％，設(shè)水的流量為M1 kmol/h，則甲醇含量=(+)= ％,得原料中水的摩爾流量= M1= kmol/h 廢水中甲醇流量的計(jì)算由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知，％，設(shè)廢水中甲醇流量為M2 kmol/h，則有甲醇回收率=M2/（+ M2）=，得廢水中甲醇流量= M2= kmol/h 回收甲醇中二甲醚流量的計(jì)算由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知，％，設(shè)回收甲醇中甲醇流量為M3 kmol/h，則有DME回收率=(+ M3)= ％,得回收甲醇中二甲醚的流量= M3 = kmol/h 回收甲醇中水流量的計(jì)算由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知， wt％，設(shè)回收甲醇中水流量為M4,則回收甲醇的純度=(++M4)= ％,得回收甲醇中水的流量= M4= kmol/h 緩沖槽出口水流量的計(jì)算緩沖槽出口的水流量=原料甲醇中水的含量M1+回收甲醇中水的含量M4= kmol/h+ kmol/h= kmol/h 反應(yīng)器中物料衡算⑴ 進(jìn)入反應(yīng)器物料流量的計(jì)算①進(jìn)入反應(yīng)器中二甲醚的流量M5=回收的甲醇中二甲醚的含量= M3 = kmol/h②進(jìn)入反應(yīng)器中甲醇的流量M6=原料甲醇的量+回收甲醇的量= kmol/h+ ③進(jìn)入反應(yīng)器中水的流量M7=緩沖槽出口的水流量= kmol/h⑵反應(yīng)器出口物料流量的計(jì)算①反應(yīng)器出口二甲醚流量M8=回收甲醇中二甲醚的含量M3+二甲醚產(chǎn)量＝ kmol/h +②反應(yīng)器出口甲醇流量=回收的甲醇量+廢水中甲醇的量M2= kmol/h + kmol/h= kmol/h③反應(yīng)器出口水的流量設(shè)反應(yīng)器出口水的流量為M9，由反應(yīng)器進(jìn)出口物料守恒，則有： 進(jìn)入反應(yīng)器中二甲醚的質(zhì)量+進(jìn)入反應(yīng)器中甲醇的質(zhì)量+進(jìn)入反應(yīng)器中水的質(zhì)量=反應(yīng)器出口二甲醚質(zhì)量+反應(yīng)器出口甲醇質(zhì)量+反應(yīng)器出口水的質(zhì)量所以：++=++M9可得反應(yīng)器出口水的流量M9= kmol/h 進(jìn)入甲醇回收塔水流量的計(jì)算進(jìn)入甲醇回收塔水流量=反應(yīng)器出口水的流量M9= kmol/h 廢水中水流量的計(jì)算廢水中水流量=進(jìn)入甲醇回收塔水流量－回收甲醇中水的流量= M9－M4= kmol/h－ kmol/h= kmol/h物料衡算表物流號(hào)1234567891011摩爾流率（kmol/h）二甲醚甲醇水質(zhì)量分?jǐn)?shù)二甲醚甲醇水摩爾分?jǐn)?shù)二甲醚甲醇水平均分子量31．9131．9231．9231．9231．9231．9231．924622．651831．99 系統(tǒng)熱量衡算由系統(tǒng)的物料溫度流程圖計(jì)算：⑾甲醇：水：二甲醚：溫度：℃⑽甲醇：水：二甲醚：0溫度:℃⑴甲醇：水：二甲醚：0溫度：25℃回收甲醇甲醇回收塔T202甲醇緩沖槽V101⑼甲醇：水：二甲醚：溫度：℃⑻甲醇：水：0二甲醚：溫度：38℃⑵甲醇：水：二甲醚：溫度：25℃DME產(chǎn)品⑹甲醇：水：二甲醚：溫度：235℃⑶甲醇：水：二甲醚：溫度：145℃DME分離塔T201甲醇預(yù)熱器E201⑺甲醇：水：二甲醚：溫度：90℃DME冷卻器E203反應(yīng)冷卻器E202⑷甲醇：水：二甲醚：溫度：250℃⑸甲醇：水：二甲醚：：340℃反應(yīng)器R201（1）甲醇帶入熱焓H1由物料平衡表可知在進(jìn)料T＝25℃()、P＝，采用液相焓來(lái)表示，其甲醇帶入熱H1＝27750kJ/kmol。（2）中壓蒸汽加熱量H2:甲醇蒸發(fā)器的加熱作用，實(shí)際上是為原料蒸發(fā)罐提供甲醇汽化所需的全部熱量，即甲醇汽化熱。在T＝145℃、P＝，甲醇?xì)庀囔蔋g＝17320 kJ/kmol，甲醇液相焓Hl＝13990kJ/kmol，則甲醇汽化熱H2=Hg﹣Hl＝17320﹣(﹣13990)=31310 kJ/kmol。（3）二甲醚反應(yīng)熱H3:反應(yīng)式2CH3OH→CH3OCH3+H2O+改寫(xiě)為CH3OH—1/2CH3OCH3+l/2H2O+，則反應(yīng)熱：H3=80%=9376 kJ/kmol（4）反應(yīng)氣帶出的熱焓H4查物料平衡表，反應(yīng)氣組分為(%wt):%，%，%。在T=142℃()、P＝，混合氣組分通過(guò)計(jì)算，采用氣相焓來(lái)表示，則反應(yīng)氣帶出的熱焓H4=12510 kJ/kmol （5）熱量損耗H，:熱量損耗主要體現(xiàn)在絕熱效果上，若保溫?zé)釗p失忽略不計(jì)，則H5=0（6）原料合成氣換熱器出氣溫度與反應(yīng)轉(zhuǎn)化率:根據(jù)工藝流程可知，要使反應(yīng)能正常進(jìn)行，則反應(yīng)器進(jìn)氣溫度應(yīng)達(dá)到250℃，即原料合成氣換熱器的出氣溫度應(yīng)高于250℃，換熱器加熱的熱源全部來(lái)自二甲醚反應(yīng)熱。甲醇?xì)怏w從145℃加熱到250℃，即在T1=145℃()、T2=250℃()、P=，通過(guò)計(jì)算，采用氣相焓來(lái)表示，其熱負(fù)荷H=H2－H1=23300－17320=5980kJ/Kmol考慮到4%熱量損失，H＝5980(1＋)=6219 kJ/Kmol。二甲醚反應(yīng)熱為11720 kJ/Kmol，則反應(yīng)進(jìn)出口換熱器的熱負(fù)荷占反應(yīng)熱的5980(1+)/11720＝53%，即二甲醚反應(yīng)轉(zhuǎn)化率在53%時(shí)，就可滿足反應(yīng)器進(jìn)氣溫度Tl115達(dá)到250℃的要求。驗(yàn)證:采用原料合成氣換熱器 (熱側(cè))工藝氣來(lái)計(jì)算，從T1=356℃()降到T2=265℃()，其熱負(fù)荷h=h2－h(huán)1=31130－24920=6210 kJ/Kmol可以看出合成氣換熱器的熱負(fù)荷H與h非常接近。（7）甲醇預(yù)熱器熱量計(jì)算:甲醇液體從38℃加熱到145℃，即在T2=145℃()、T1＝38℃()、P=,采用液相焓來(lái)表示，其熱負(fù)荷H=H2－H1=(－13990)－(－27750)=13760kJ/Kmol,驗(yàn)證:采用甲醇預(yù)熱器 (熱側(cè))工藝氣來(lái)計(jì)算，從T2=265℃()降到T1=142℃()，其熱負(fù)荷h=h2－h(huán)1=24920一13510=11410kJ/Kmol可以看出甲醇預(yù)熱器的熱負(fù)荷H與h相差近較大(2350kJ/Kmol)，即工藝氣出口溫度(145℃)過(guò)高，帶出的熱量被浪費(fèi)掉。（8）數(shù)據(jù)分析根據(jù)系統(tǒng)熱量增量≥系統(tǒng)熱量減量這一原則關(guān)系式，有下式成立:H1+ H2+H3≥H4+H5式中H5=0，將關(guān)系式調(diào)整為H2+H3≥H4－H1現(xiàn)H2+H3=31310+9376=40686 kJ/Kmol H4－H1=12510－(－27750)=40260 kJ/Kmol顯然該關(guān)系式成立，系統(tǒng)能量守恒。 蒸餾塔熱量衡算精餾段上升蒸汽量為:提餾段∵飽和蒸汽進(jìn)料,∴再沸器的熱負(fù)荷∵釜?dú)堃簽榧状己退?，?jì)算得.∴ 冷凝器的熱負(fù)荷 ∵塔頂餾出液幾乎為二甲醚,其焓可按二甲醚進(jìn)行計(jì)算∴ 加熱蒸汽消耗量及冷卻水的消耗量 設(shè)加熱蒸汽絕壓為,冷卻水在飽和溫度下排出(查得此時(shí)水的汽化熱為2205).冷卻水進(jìn)出冷凝器的溫度為和.加熱蒸汽消耗量冷卻水消耗量5 主要設(shè)備的工藝計(jì)算與設(shè)備選型 二甲醚分離塔設(shè)計(jì)計(jì)算分離塔的作用：％，同時(shí)，％。在此目標(biāo)下對(duì)該塔進(jìn)行計(jì)算，尋找達(dá)到該分離要求的最佳操作條件。 塔壓力的選擇與計(jì)算 ℃，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。～，參考文獻(xiàn)，在壓力為8atm下加壓精餾，有較好效果。在多組分精餾中，先要確定組分中兩關(guān)鍵組分，此塔中關(guān)鍵組分為二甲醚和甲醇。由二甲醚甲醇txy圖數(shù)據(jù)繪圖得：溫度℃405060708090100110120x0y0根據(jù)分離要求，％，同時(shí)，％，，【文獻(xiàn)】。計(jì)算得塔頂溫度為38℃，℃。用Antoine方程求得塔頂進(jìn)料和塔底條件下，純組分的飽和蒸汽壓P如下：組分塔頂（38）進(jìn)料塔底（）二甲醚甲醇水由塔的進(jìn)出口物料組成，見(jiàn)下表組分相對(duì)揮發(fā)度進(jìn)料組成塔頂出料塔釜出料二甲醚甲醇1水0合計(jì)由Underwood法計(jì)算最小回流比Rmin?！　?（）　　 （）　　i=1,2…c　　θ－式（）的根；　　q－進(jìn)料熱狀態(tài)；　　式（）的根θ在兩關(guān)鍵組分相對(duì)揮發(fā)度之間：()+1(1θ)+()=10=1因泡點(diǎn)進(jìn)料，固q=0,固=1試差法求得θ假設(shè)的值由上表可知，θ≈代入得Rmin = ()+1()=回餾比R== 理論塔板數(shù)計(jì)算在多組分精餾中，可將其簡(jiǎn)化成輕、重關(guān)鍵組分的雙組分精餾。這樣即可由雙組分精餾的方法進(jìn)行處理。根據(jù)給定工藝條件和分離要求，由Underwood及Fenske公式計(jì)算Rmin，Nmin以輕、重關(guān)鍵組分代替雙組分，即：　　　　 （）　　由Rmin選定適宜回流比R。由獲得的Rmin，R，Nmin三參數(shù)運(yùn)用吉利蘭圖確定所需的理論板數(shù)N。Nmin=log[(xl/xh)D/(xl/xh)W]/log=log[()/()]/=而(RRmin)/(R+1)= 查吉利蘭圖得：(NNmin)/(N+1)=解得：塔板數(shù)N=15（不包括再沸器）該蒸餾為泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料板位置由下面公式計(jì)算:lg(n/m)=[(W/D)(xhf/xlf)(xlw/xhD)2]n—精餾段理論板層數(shù)；m—提餾段理論板數(shù)（包括再沸器）n/m=[(zHK,F/zLK,F)(xLK,W/xHK,D)2(W/D)]n/m=[()()2()]因?yàn)閚+m=15所以n=8,m=7（包括再沸器）得進(jìn)料塔板位置 9則有實(shí)際的塔板數(shù)為N實(shí)際=，兩端共加上2m，則塔的高度為： 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)（精餾段）查化工手冊(cè)得摩爾質(zhì)