【導(dǎo)讀】年產(chǎn)2萬噸己二酸二甲酯工藝設(shè)計

　　

【正文】 溫度： 702 7267 ???mt℃ 平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算 將 xD=y1=111 )1(1 xxyDD ??? ?? 即1 xx?? ， 解之得： x1= 塔頂氣、液平均摩爾質(zhì)量： MVDm=+()=MLDm=+()=進料板 物料 平均摩爾質(zhì)量計算 查理論板數(shù)求解圖得： yF= 對應(yīng)平衡曲線： xF= MVFm=+()=MLFm=+()=精餾段氣、液平均摩爾質(zhì)量： mo lkgM Vm / ??? mo lkgM Lm / ??? 平均密度計算 （ 1）氣相平均密度 16 氣相可視為理想氣體，由理想氣體狀態(tài)方程： 3/4 9 ) 7 370(3 1 1 0 mkgRTMPmVmmVm ??? ???? （ 312） （ 2）液相平均密度 液相平均密度依下式計算，即 iiLma ?? ??1 （ 313） tD=67℃ 時， ΡA=9 9 4 7 40 0 0 9 9 9 9 ???? ??DAa 3/ 0 5 9 4 1 mkgL D m ???? tF=72℃ 時 ， ΡA=2 8 9 7 43 1 0 8 9 8 9 ???? ??FAa 3/1 mkgL F m ???? 精餾段液相平均密度為 3/ 2 52 9 5 2 mkgLm ???? 液體平均表面張力計算 液體平均表面張力依下式計算， ?? iiLm x?? （ 314） 塔頂液相平均表面張力 tD=67℃ 時， σA=σLDm=+= mN/m 進料板液相平均表面張力 tF=72℃ 時 ， σA=σLFm=+= mN/m 精餾段液相平均表面張力為 mmNLm / ???? 17 液體平均粘度計算 液相平均粘度依下式計算，即 ?? iiLm x ?? lglg （ 315） μD=＋ =s tD=67℃ 時，將 μA=s μB=s代入 公式 得： μLDm=s tF=72℃ 時，將 μA=s μB=s代入公式得： μLFm=s 精餾段液相平均粘度為 sm P aLm ???? ? 精餾塔的塔體工藝尺寸的計算 精餾段的氣、液相體積流率為 hmVMV Vm Vmh / 5 2 3???? ? （ 316） hmVV hs /7 0 1 6 0 5 2 63 6 0 0 3??? （ 317） hmLML Lm Lmh / 3???? ? （ 318） hmLL hs /0 0 0 7 6 1 6 0 6 0 0 3??? （ 319） 最大允許氣速：VVLCU ? ?? ??m a x （ 320） 氣相 復(fù)合因子 : 20 )20( LCC ?? （ 321） 18 圖 史密斯關(guān)聯(lián)圖 在史密斯關(guān)聯(lián)圖中，橫坐標 ) ()( ??VLssVL ?? 板間距取HT=， 常壓條件下板上液層高度取 hL=， 對應(yīng) HThL==。 對應(yīng) C20= )20 ()20( 20 ???? LCC ? 代入 smCUVVL / 6 9 8 a x ?????? ? ?? 適宜的氣速介于最 大允許氣速的 60%～ 80%，取 較大安全系數(shù) ，即 U===塔徑 mUVD s 95 70 ????? ??， 圓整為標準塔徑 D=1m。 塔截面積 222 7 8 14 mDAT ???? ?? （ 322） 實際空塔氣速 smAVU Ts / ??? （ 323） 19 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流 區(qū) 計算 (1)綜合 塔徑 、 液相負荷 因素， 溢流堰形式 選用單溢流 [22]。 (2)堰長定為 lw==1= （ 324） (3)降液管 選擇最常用的弓形降液管 ，弓形降液管的寬度 dW 和面積 fA 依據(jù)下圖計算： 橫坐標 lw/D=， Wd/D= Wd= Af/AT= Af== 圖 弓形管降液參數(shù)圖 (4)核算降液管停留時間 ssL HAh Tf 0360 0 ??????? 符合要求 （ 325） (5)溢流堰高度 Wh 20 由 Francis 公式 3/2)(1 0 0 whOW LLEh ? （ 326） 溢流收縮系數(shù) E取 1。 堰上液層高度 mhOW 0 0 7 8 ) (1 0 0 3/2 ???圓整為 hOW= 6～ 70mm范圍內(nèi)，因此溢流堰選擇單溢流合適 。 hW=hLhOW== （ 327） (6)降液管底隙高度 0h ，液體通過降液管底隙時的流速取 smu / ?? mulLhwh 00 ?????? （ 328） hwh0== 降液管底隙高度比溢流堰高度低 ，能保證降液管底部液封。 塔板布置 (1)塔板的分塊 塔體直徑 D在 800～ 1200mm范圍內(nèi)，選擇整塊式塔板。 (2)邊緣區(qū)寬度確定 塔徑 D，破沫區(qū)寬度取 Ws=60mm， 降液管與鼓泡區(qū)之間的安定區(qū)寬度 mmWs 60?? 無效區(qū)寬度取 Wc=40mm (3)開孔區(qū)面積 aA 計算 對于單溢流 堰 ?????? ??? )a r c s in (180)(2 rxrxrxA a ? （ 329） mWWDx sd )()(2 ??????? （ 330） mWDr c ????? （ 331） ) r c s i n ()( mA a ??????? ????? ? （ 4）孔間距、開孔率 和 孔 數(shù)計算 根據(jù)篩孔直徑與孔徑關(guān)系標準，塔徑 1m時，選擇孔徑 d0=6mm。 甲醇 —己二酸二甲酯腐蝕性極小，按照選擇碳鋼塔板時，塔板厚度小于孔徑厚度的標準，選擇塔板厚度 δ=5mm， 選擇孔間距 t=， d0=6=21mm。 21 篩 孔以正三角形排列 ，開孔率 %)621( )( 2200 ???? dtAA a? （ 332） 開孔區(qū) 孔 總面積 20 mAA a ???? ? （ 333） 開孔區(qū)孔的總數(shù) 1372 2200 ???? dAn個 （ 334） 塔 板的流體力學驗算 塔板壓降 (1)干板阻力 ch 計算 干板阻力 ch 由下式計算，即 )()(0 5 200 LVc Cuh ??? （ 335） 閥孔氣速 smAVu s / ??? （ 336） ???d 時， 0C 可由干篩孔的流量系數(shù)查得 C0= 圖 干篩孔的流量系數(shù) 液柱mh c 0 4 7 ) 2 54 9 () (0 5 2 ???? (2)氣體通過液層的阻力 lh 計算 22 氣體通過液層的阻力 lh 由下式計算，即 hl=βhL （ 337） 氣體通過液層時氣速 smAA Vu fT sa /9 47 43 7 01 ????? （ 338） 氣相動能因子 )/(158 mskguF Va ????? ? （ 339） 圖 充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖 查得 β= hl== (3)氣體克服液體表面張力的阻力 ?h 計算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 mgdh L L 001 30 ??????? ?? ?? （ 340） (4)氣體通過每層塔板的液柱高柱高度 hp=hc+hl+hσ=++= （ 341） 氣體通過每層塔板的壓降為 △ Pp= hpρLg== （ 342） 符合設(shè)計要求 。 液面落差 對于篩板塔，液面落差很小，流量不大且液相流程不長，忽略液面落差的影響。 23 霧 沫夾帶 霧 沫夾帶量 )(fTaLV hHue ??? ?? （ 343） 鼓泡層高度 hf=== 氣液氣液 kg/)1 2 9 4 7 ( ?????? ?? kge V （霧沫夾帶上限值） 霧沫夾帶量在允許范圍內(nèi) 。 漏液 保證篩板塔不漏液的下限氣速 VLL hhCu ? ?? ) 0 5 ( 0m i n,0 ??? （ 344） sm / 9 2 5)0 0 1 7 0 5 ( ???????? 實際孔速 μ0=穩(wěn)定系數(shù) in,0 0 ???? u uK （ 345） 設(shè)計中無明顯漏液， 塔操作彈性較大 。 液泛 為避免液泛，降液管內(nèi)清液高度 dH 應(yīng)服從下式的關(guān)系 )( WTd hHH ??? （ 346） Hd=hp+hL+hd （ 347） 甲醇 —己二酸二甲酯物系屬于一般物系，泡沫層相對密度取 φ= 板上不設(shè)進口堰，液相通過降液管的局部阻力 。 mhl Lh w sd ) ()( 220 ????? （ 348） φ(HT+hw)=(+) =Hd=++= 設(shè)計可保證不會發(fā)生液泛現(xiàn)象 。 24 塔板負荷性能圖 液相負荷下限線 對于平直堰，取堰上液層高度 hOW= )(1 0 0 3/2 ?? whOW LLEh （ 349） E取 1代入得 Ls,min=據(jù)此作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線 1。 液相負荷上限線 以 θ=5s作為液體在降液管中停留時間的下限 5?? s TfLHA? （ 350） smHAL Tfs /0 0 3 5 1 4 3 9 3m a x, ???? ? （ 351） 據(jù)此作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上限線 2。 漏液線 0m i n,0m i n,0 )( AVhhCu sVLL ???? ? ?? （ 352） hL=hW+hOW