【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)主要針對(duì)分離中的精餾工段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，分離二甲醚、甲醇和水三元體系。查閱相關(guān)資料充分了解二甲醚的性質(zhì)、用途及其現(xiàn)有的分離工藝。結(jié)合實(shí)際情況提出分離。通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查找、處理得到相應(yīng)條件下的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。精餾塔采用浮閥塔，本設(shè)計(jì)。較為突出的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：塔頂采用液氨冷凝，用來準(zhǔn)確控制回流比。構(gòu)設(shè)計(jì)中精餾段采用單溢流，提餾段則采用雙溢流。塔底采用水蒸汽加熱，以提供足夠的熱量。再通過計(jì)算得出理論板數(shù)為塊，塔效。的設(shè)計(jì)計(jì)算中得出精餾段塔徑為，提餾段塔徑為。流體力學(xué)驗(yàn)算，用AutoCAD繪制負(fù)荷性能圖證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。

　　

【正文】 0 .2 8 3 0 .3 0 8 0 .2 9 5CB F W? ? ?? ? ? ? ② 最小回流比 Rmin 本設(shè)計(jì)為泡點(diǎn)進(jìn)料 ， 即 飽 和液體進(jìn)料 ， q=1 恩特伍德公式 ： 1)(m in, ???? Rxi mDii ??? （ 式 2. 20） 1iiix q??????? （ 式 2. 21） 故 1 9 . 0 5 1 0 . 0 3 1 8 1 0 . 0 0 6 7 0 . 2 9 5 0 . 9 6 1 5 1 1 01 9 . 0 5 1 1 0 . 2 9 5iii x?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? 試差法求 得 ?? ( 74 .2 1 0 0iiix??? ?? ? ? ??? ) ,m i n () 1 9 . 0 5 1 0 . 9 9 9 1 0 . 0 0 11 ( 0 ) 1 0 . 5 0 21 9 . 0 5 1 6 . 3 8 4 1 6 . 3 8 4i i D mixR ? ?? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ?? （二） 實(shí)際回流比 取實(shí)際回流比為最小回流比的 倍 則 R= Rmin== （三） 最小理論板數(shù)的確定 ,m i nl g[ ( ) ( ) ]1 lgL K D H K WL K W H K DL K H KxxxxN? ??? （ 式 2. 22） 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 ,m in0 .9 9 9 0 .0 0 7l g [ ( ) ( ) ] l g ( )0 .0 0 1 0 .0 0 11 3 .0 0 4l g l g 1 9 .0 5 1LK D H K WLK W H K DLK H KxxxxN? ??? ? ? ? 故 最小理論塔數(shù) Nmin=（不包括再沸器） （四） 全塔理論板數(shù)的確定 m i n 0 .5 7 7 3 0 .5 0 2 0 .0 4 81 0 .5 7 7 3 1RRR? ????? 同《化工原理 》 下 P32 圖 128 吉利蘭圖查得 min 2NNN? ?? Nmin = 代入，求得 N=（不包括再沸器） （ 五 ） 精餾段和提餾段理論板數(shù)的確定 平均相對(duì)揮發(fā)度： ( ) ( ) 8 0 .5 9 9 1 0 .5 8 3 2 9 .2 0 6DFA B A B? ? ?? ? ? ?精 ,m in 99 067l g[ ( ) ( ) ] l g( ) 318 011 85l g l g 29. 206LK D H K FLK F H K DxxxxN??? ? ? ?， 精精 精餾段的最小理論塔板數(shù)為 精)( minN = min( ) = 精 代入 m in() 92NNN? ?? 精 ，求得 N 精 = 故精餾段理論板數(shù)為 塊 ， 提餾段為 塊 。 （ 六 ） 實(shí)際 板數(shù)的確定 ① 板效率 0. 24 9( )TLE ?? ?? （ 式 2. 23） 查《化學(xué)化工物性 數(shù)據(jù)手冊(cè)》 得表 、表 : 表 二甲醚和甲醇黏度數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/mPas CH3OH/mPas 20 0 80 100 120 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 表 水黏度數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ 6 97 98 110 120 黏 度 /mPas 以進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn) ， 用插值法 計(jì)算得 黏度數(shù)據(jù)表 ： 表 黏度數(shù)據(jù)表 DME CH3OH H2O x 黏 度 /mPas L i ix???? （ 式 2. 24） 0 .0 3 1 8 0 .0 6 9 0 .0 0 6 7 0 .2 3 4 0 .9 6 1 5 0 .2 9 2 1 0 .2 8 5 ( m Pa s)L i ix??? ? ? ? ? ? ? ?? 0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 .4 9 ( ) 0 .4 9 ( 2 9 .2 0 6 0 .2 8 5 ) 0 .2 9 2TLE ?? ??? ? ? ? ? ② 塔內(nèi)實(shí)際板數(shù) ： 7 .7 6 2 6 .5 80 .2 9 2TTNNp E? ? ? 取實(shí)際板層數(shù)為 27 塊 （ 不包括再沸器 ） 。 （ 七 ） 精餾段和提餾段實(shí)際板數(shù)的確定 3 .4 6 1 1 .8 50 .2 9 2TNNp E? ? ?精精 取實(shí)際精餾段 塔 板數(shù)為 12 塊，提 餾段實(shí)際板數(shù)為 15 塊，進(jìn)料板的位置為由下往上數(shù)的第16 塊板 。 （ 一 ） 流量計(jì)算 平均相對(duì)分子質(zhì)量 根據(jù) : 1= ( )2DFM M M??精 （ 式 2. 25） 1= ( )2WFM M M??提 （ 式 2. 26） =i iiM M y? （ 式 2. 27） 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 計(jì)算 平均相對(duì)分子質(zhì)量得表 : 表 相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)據(jù)表 平均相對(duì)分子質(zhì)量 氣相 液相 精餾段 提餾 段 （ 1） 進(jìn)料 組成 ： DME： , 28 2. 40 ( km ol /h )x D M EF ? CH3OH： 3, 59 .5 0( km ol /h )x CH O HF ? H2O： 2, 85 40 .4 5 ( km ol /h )x H OF ? （ 2） 精餾段： 氣相流量： L RD? （ 式 2. 28） ( 1 ) 27 4. 07 ( 0. 57 73 1 ) 43 2. 29 ( km ol / h )V L D RD D D R? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 34 3 2 . 2 9 3 9 . 7 9 1 . 4 9 3 ( m /s )3 6 0 0 3 . 2 03600 VS VVMV ? ?? ? ?? 液 相流量 ： 0. 57 73 27 4 .0 7 15 8 .2 21 ( km ol / h )L RD? ? ? ? 31 5 8 . 2 2 1 3 2 . 0 20 . 0 0 1 7 5 9 ( m /s )3 6 0 0 7 9 9 . 9 63600 LS LLML ? ?? ? ?? （ 3） 提 餾 段 ： 氣相流量： ( km ol /h )VV? ? ? 34 3 2 . 2 9 2 6 . 2 4 1 . 8 6 4 ( m /s )3 6 0 0 1 . 6 93600 VS VVMV ???? ? ? ??? 液相流量 ： L L F?? ? （ 式 2. 29） 3158 .22 1 888 8 9 .03 879 1 0 ( km ol /h )L L F? ? ? ? ? ? ? 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 39 0 3 8 .7 9 1 8 .5 8 0 .0 5 0 9 8 ( m /s )3 6 0 0 9 1 5 .1 73600 LS LLML ?? ?? ? ? ?? （ 二 ） 塔徑的計(jì)算 （ 1）計(jì)算公式 4uSVD ?? ? （ 式 2. 30） D：塔徑（ m） SV ：塔內(nèi)氣體流量 3m/s u：空塔內(nèi)氣速 m/s u=安全系數(shù) max? 由《板式精餾塔設(shè)計(jì)》 P28 得： m a x ()20 LVsb VkC ???? ??? （ 式 2. 31） max? ：極限空塔氣速 m/s C：負(fù)荷系數(shù)（可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出） V? L? ：分別為塔內(nèi)氣液兩相密度 3kg/m （ 2）精餾段 塔徑 計(jì)算： 0 . 5 0 . 5L 0 . 0 0 1 7 5 9 7 9 9 . 9 6( ) 0 . 0 1 8 6 31 . 4 9 3 3 . 2 0LSVVV ?? ? ? ?（ ） 取板間距 HT=， hL=。 堰高小于板間距的 15%。浮閥塔塔板上孔的總面積 A 與塔的有效面積之比大于 。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，由《 板式精餾塔設(shè)計(jì) 》 p27 圖 214 泛點(diǎn) 關(guān)聯(lián)圖查得： ? 因?yàn)樗幚淼奈锵禐闊o泡沫體系故 k=1。 將其代入公式 0 . 2 0 . 2m a x 3 6 . 9 2 7 9 9 . 9 6 3 . 2( ) 0 . 0 7 1 2 ( ) 1 . 2 7 0 0 ( m /s )2 0 2 0 3 . 2LVsb VkC ???? ?? ?? ? ? ? ? 取安全系數(shù)為 ，則 u= max? 安全系數(shù) ==(m/s)。 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 塔徑： 4 4 1 . 4 9 3 1 . 4 6 ( m )u 0 . 8 8 9 0SVD ?? ?? ? ??? 按標(biāo)準(zhǔn) 塔徑圓整為 D=。 則塔截面積： 2 2 21 .6 2 .0 1 0 6 ( m )44TAD??? ? ? ? 空塔氣速： 1 . 4 9 3u 0 . 7 4 2 6 ( m /s )2 . 0 1 0 6STVA? ? ? （ 3）提餾段 塔徑 計(jì)算： 0 . 5 0 . 5L 0 . 0 5 0 9 8 9 1 5 . 1 7( ) 0 . 6 3 6 41 . 8 6 4 1 . 6 9LSVVV ???? ? ? ?（ ） 取板間距 HT′=， hL=。 堰高小于板間距的 15%。浮閥塔塔板上孔的總面積 A 與塔的有效面積之比大于 。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，由《板式精餾塔設(shè)計(jì)》 p27 圖 2— 14 泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖查得： ?? 因?yàn)樗幚淼奈锵禐?無 泡沫體系 故 k=1。 將其代入公式 0 . 2 0 . 2m a x 5 5 . 9 7 9 1 5 . 1 7 1 . 6 9( ) 0 . 0 3 0 1 ( ) 0 . 8 5 9 7 ( m /s )2 0 2 0 1 . 6 9LVsb VkC ???? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則 u′= max?? 安全系數(shù) ==(m/s) 塔徑： 4 4 1 . 8 6 7 1 . 9 8 ( m )u 0 . 6 0 1 8SVD ?? ?? ? ? ??? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 D′=。 則塔截面積： 2 2 22 .1 3 .4 6 3 6 ( m )44TAD???? ? ? ? ? 空塔氣速： 1 . 8 6 7u 0 . 5 3 9 0 ( m /s )3 . 4 6 3 6STVA ?? ? ? ?? （一） 精餾段 板間距 HT=， 取板上液層高度 hL=。 塔徑 D=。 根據(jù)塔徑和液體的流量，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，塔板采用單溢流和分 五 塊式組裝。 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 （ 1） 溢流裝置 ① 堰長(zhǎng) lW 取堰長(zhǎng) lW=， 即 lW==(m)。 ② 堰上液層高度 OWh 4 ()1000 hOW WLhEl? （ 式 2. 32） 因?yàn)? 2 . 5 2 . 50 . 0 0 1 7 5 9 3 6 0 0 5 . 7 4 1 01 . 0 4hWLl ??? 查《化工原理》下冊(cè) P163 圖 38 液流收縮系數(shù)計(jì)算圖得 E= 代入下 式 ： 22332 . 8 4 2 . 8 4 0 . 0 0 1 7 5 9 3 6 0 0( ) 1 . 0 2 2 ( ) 0 . 0 0 9 7 ( m )1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 0 4hOW WLhE l ?? ? ? ? ? OWh ，符合要求。一般 OWh 不應(yīng)小于 6mm,以免液體在堰上分布不均。 ③ 出口堰高 Wh L W OWh h h?? ，即 7 3( m )W L O Wh h h? ? ? ? ? ④ 降液管底隙高度 ho 06 5 03 06 443 ( m )oWhh? ? ? ? ? ⑤ 弓形降液管寬度 Wd 和面積 Af ?? 查《化工原理》下冊(cè) P164，圖 310 得 ： 0 . 0 6 8 0 0 . 0 6 8 0 2 . 0 1 0 6 0 . 1 3 6 7ffTA AA ? ? ? ? ? 0 . 1 2 0 0 . 1 2 0 1 . 6 0 . 1 9 2 0 ( m )ddW WD ? ? ? ? ? ⑥ 液體在降液管中停留時(shí)間 ? fTSAHL?? （ 式 2. 33） 0 . 1 3 6 7 0 . 4 0 3 1 . 0 9 ( s )0 . 0 0 1 7 5 9fTSAHL? ?? ? ? 對(duì)于低發(fā) 泡物系， 停留時(shí)間 ? 3s 即可，因此符合要求。 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 （ 2） 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動(dòng)能因數(shù) Fo=9， 浮閥標(biāo)準(zhǔn)孔徑 do=39mm。 閥孔氣速 ： 9 5 .0 3 1 23