【導讀】替液化石油氣成為可能。二甲醚的合成技術來源主要有甲醇脫水法和一步直接合成法，流程短、投資省、能耗低且可獲得較高的單程轉化率的優(yōu)點。合成氣法現(xiàn)多采用漿態(tài)床反應器,其結構簡單,便于移出反應熱,易實現(xiàn)恒溫操作，它可直接利用CO含量高的煤基合成氣,還可在線卸載催化劑。主要針對分離中的精餾工序進行工藝設計，分離二甲醚、甲醇和水三元體系。第二精餾塔加入。在設計過程中涉及到二甲醚分離塔的工藝計算包括物料衡算、熱量衡。和泵的設計與選型。最后再通過流體力學演算證明各指標數(shù)據是否符合標準。開工時數(shù)8000小時。二甲醚分離塔進料中含二甲醚49wt%，產品中二甲醚的含量≥99wt%。二甲醚是最簡單的脂肪醚。的拋射劑、制冷劑、發(fā)泡劑。高濃度的二甲醚可

　　

【正文】 . 5 5 6 5 ?????ouu 塔板流體力學驗算 為檢驗初步設計的塔板能否在較高的效率下正常操作，當工藝設計完畢后 ,必須進行塔板的流體力學驗算，驗算中若發(fā)現(xiàn)有不合適的地方，應對有關工藝尺寸進行調整，直到符合要求為止。液體力學驗算內容有以下幾項：塔板壓降、液泛、霧沫夾帶、漏液及液面落差等。 (一 ) 塔板壓降 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 35 氣相通過浮閥塔板的壓強降： ?hhhh lcp ??? (用塔內液柱高度表示 ) (1) 干板阻力： hc 閥全開前（ oco uu ? ）：Loc uh ? ? 閥全開后（ oco uu ? ）：guh L oVc ??2? 聯(lián)立以上兩式，解出臨界孔速 ocu ,得： 精餾段： )/6 . 7 2 0 (2 5 smu voc ??? ? 提餾段： 9 . 7 3 8 ( m / s ) ???? vocu ? 因為 uouoc，按閥全開前公式計算干板阻力： 精餾段： 0. 036 89( m ) ????Loc uh ? 提餾段： 0 . 0 3 0 9 6 ( m ) ??????? Loc uh ? (2) 板上充氣液層阻力： hl 可取充氣系數(shù) ?o? 精餾段： )0 .0 2 8 ( mhh Lo ???? ?? 提餾段： )( mhh Lo ????? ?? (3) 液體表面張力所造成的阻力： ?h 此阻力很小，忽略不計。 因此，氣體流經一層浮閥塔板的壓強降所相當?shù)囊褐叨葹椋? 精餾段： )0 . 0 6 4 8 9 ( mhhh cp ????? ? 提餾段： )0 . 0 6 6 9 6 ( mhhh cp ???????? ? 單板壓降： 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 36 精餾段： 4 7 7 . 3 ( P a ) 4 90 6 4 8 ?????? ghp Lpp ? 提餾段 ： 6 0 6 . 2 ( P a ) 2 20 6 6 9 ????????? ghp pp ?? (二 ) 淹塔 為防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度 )( WTd HHH ??? ， dLpd hhhH ??? (1) ph ：氣體通過塔板的壓強降所相當?shù)囊褐叨? (2) Lh ：板上液層高度 (3) dh ：液體通過降液管的壓頭損失 不設進口堰，按 2)(oWSd hlLh ? 計算： 精餾段： m)0 . 0 0 0 5 5 4 3 ()0 . 0 5 0 0 0 0 2 7 4 (1 5 )(1 5 22 ????? oW Sd hl Lh 提餾段： 0. 05 78 0( m ))0. 02 35 ()( 22 ?????????oWSdhlLh 取 ?? 精餾段： )0 . 2 0 3 0 (0 . 0 5 6 0 8 )()( mhH wT ?????? 0 . 1 3 5 4 ( m )0 . 0 0 0 5 5 4 30 . 0 70 . 0 6 4 8 9 ??????? dLpd hhhH 提餾段： )0. 2148 (0. 0295 4)()( mhH wT ???????? 0 . 2 1 4 7 ( m )0 . 0 5 7 . 0 6 6 9 6 ??????????? dLpd hhhH 可見 )( wTd hHH ??? ， )( ?????? wTd hHH 符合防止淹塔的要求。 （二） 霧沫夾帶 泛點率 = %1 0 0???bFLSvLvSAkcZLV ?? ? 泛點率 = % ??TFvLvSAkcV ?? ? 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 37 (1) 精餾段 板上液體流經長度： ZL=D2Wd= = (m) 板上液流面積： Ab=AT 2Af= = (m2) 取物性系數(shù) K=，由《化工原理》下冊 p170 圖 315 查 CF： 查得： CF= 泛點率%5 5 . 0 2%100%100?????????????bFLSvLvSAkcZLV??? 泛點率 =%5 7 . 4 1%1 0 05 3 2 5 4 92 5 5 %1 0 ????? ?????TFvLvSAkcV ?? ? (2) 提餾段 板上液體流經長度： ZL′ =D′ 2Wd′ = = (m) 板上液流面積： Ab′ =AT ′ 2Af′ = = (m2) 取物性系數(shù) K=，由《化工原理》下冊 p170 圖 315 查 CF： 查得： CF= 泛點率%%100%100????????????????????bFLSvLvSAkcZLV??? 泛點率 =%2 6 . 0 4%1002 . 5 4 %100????? ??????????TFvLvSAkcV??? 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 38 對于直徑在 ，為避免過量霧沫夾帶，應控制泛點率不超過 80％ 。以上計算出的泛點率均在 80％以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足 )(/)( 氣液 kgkgev ? 的要求。 塔板負荷性能圖 (一 ) 霧沫夾帶上限線 按泛點率 =80％ 來計算，則 %1 0 ???bFLSvLvSAkcZLV ?? ? =80％ (1) 精餾段 %08% ????????? SS LV 整理得 VS= 在操作范圍內任取若干個 LS值，算出相 應的 VS值列于下表： 表 218 操作范圍內 LS相應的 VS LS /m3/s VS/m3/s (2) 提餾段 %80%1 0 09 0 9 6 2 3 4 2 2 1 4 ????????????SS LV 整理得 VS′ =′ 在操作范圍內任取若干個 LS′值，算出相應的 VS′值列于下表： 表 219 操作范圍內 LS′ 相應的 VS′ LS ′ /m3/s VS′ /m3/s 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 39 (二 ) 液泛線 ])36 00(10 )[1()()( 3222 W SWooW SL oVwT l LEhhl LguhH ??????? ??? (1) 精餾段 按上式整理得 VS2=在操作范圍內任取若干個 LS值，算出相應的 VS值列于下表 ： 表 220 操作范圍內 LS相應的 VS LS /m3/s VS/m3/s (2) 提餾段 按上式整理得 (VS′ )2=(LS′ )(LS′ )2/3 在操作范圍 內任取若干個 LS′值，算出相應的 VS′值列于下表 ： 表 221 操作范圍內 LS′ 相應的 VS′ LS ′ /m3/s VS′ /m3/s (三 ) 液相負荷上限線 以 5s 作為液體在降液管中停留時間的下限，則， 5m a x TfS HAL ?）（ (1) 精餾段 )/(0 0 7 5 4 0 7 a x smHAL TfS ????）（ (2) 提餾段 )/(0 4 2 4 15 1 8 a x smHAL TfS ???????）（ 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 40 (四 ) 漏液線 (氣相負荷下限線 ) 以 Fo=5 作為規(guī)定氣體最小負荷的標準，則： (1) 精餾段： )/m( 322m i n hNdV VoS ?????? ???）（ (2) 提餾段： )/m(8 3 6 1 4 51 5 00 3 322m i n hNdV VoS ????????? ???）（ (五 ) 液相負荷下限線 對于平堰，一般取堰上液層高度 how=。 故 ])(3600[ 32m in ?WSl LE （ E=1） 則 3 6 0 0) 1 0 0 00 0 ()( 23m in wS lL ??? (1) 精餾段： 0 0 0 7 7 6 6 0 ) 1 0 0 ()( 23m i n ????SL (2) 提餾段： 0 0 1 1 5 6 0 ) 1 0 0 00 0 ()( 23m i n ?????SL (六 ) 負荷性能圖 (1) 精餾段 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 41 精餾段負荷性能圖01230 Ls /m3/hVs/m3/h霧沫夾帶上限線液泛線液相負荷上限線漏液線液相負荷下限線操作線 圖 27 精餾段負荷性能圖 由塔板負荷性能圖 27 可以看出： ① 在任務規(guī) 定的氣液負荷下的操作點 P，處在適宜操作區(qū)內的適中位置。 ② 塔板的氣相負荷上限完全由霧沫夾帶上限線控制 ,操作下限由漏液線控制。 ③ 按照固定的液氣比，由圖 27 查出以下數(shù)據： 塔板的氣相負荷上限： ? ?maxSV = sm/3 塔板的氣相負荷下限： ? ?minSV = sm/3 操作彈性： 6 3 inm a x ??）（ ）（ SSVV (2) 提餾段 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 42 提餾段負荷性能圖012340 Ls/m3/hVs/m3/h霧沫夾帶上限線液泛線液相負荷上限線漏液線液相負荷上限線操作線 圖 28 提餾段負荷性能圖 由塔板負荷性能圖 28 可以看出： ① 在任務規(guī)定的氣液負荷下的操作點 P，處在適宜操作區(qū)內的適中位置。 ② 塔板的氣相負荷上限完全由液相負荷上限線控制 ,操作下限由漏液線控制。 ③ 按照固定的液氣比，由圖 28 查出以下數(shù)據： 塔板的氣相負荷上限： ? ?maxSV = sm/3 塔板的氣相負荷下限： ? ?minSV = sm/3 操作彈性： inm a x ??）（ ）（ SSVV 塔高的計算 H=HD+(N2S) HT+SHT′ +HF+HB HD—— 塔頂空間，取 HT—— 塔板間距，精餾段 ，取提餾段取 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 43 HT′ —— 開有人孔的塔板間距，取 HF—— 進料段高度，取 HB—— 塔底空間，假設塔釜有 3 分鐘的貯量，則 )(4252mDLtHLB ???????????? N—— 實際塔板數(shù)，前面算出實際板數(shù)為 27 塊 S—— 人孔數(shù)目，每隔 9 塊塔板設置一個人孔，取人孔兩個 H=+14 +9 +2 ++=(m) 表 222 浮閥塔工藝設計計算結果 數(shù)值及說明 備注 精餾段 提餾段 塔徑 D,m 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 44 塔高 m 板間距 HT, m 塔板型式 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 塔板 數(shù)（層） 12 15 空塔氣速 u， m/s 堰長 lW,m 堰高 hw,m 降液管底隙高度 ho,m 浮閥數(shù) N，個 160 150 等腰三角形叉排 閥孔氣速 uo,m/s 閥孔動能因數(shù) F0 10 臨界閥孔氣速 uoc,m/s 孔心距 t,m 指同一橫排孔心距 排間距 t’ ,m 指相鄰二橫排的中心線距離 單板壓強 P? ， Pa 液體在降液在管內停留時間 ? ， S 降液管內清液層高度Hd,m 泛點率 % 氣相負荷上限（ VS） max, sm/3 精餾段：霧沫夾帶控制 提餾段：液相負荷上限線控制 氣相負荷下限（ VS） min, sm/3 泄露控制 操作彈性 2． 35 1． 93 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 45 3 熱量衡算 數(shù)據 設基準溫度為 0℃ ,則 塔頂： )(5 9 . 1 39。0 ℃???? DD Tt )2 9 . 5 5 (25 9 . 1020 ℃?????? DD Tt 塔釜