【正文】 （ 2）塔底條件下的流量和物性參數(shù) k m olkgxMxMM WW /)0 0 3 4 8 ( 0 3 4 8 )1(21 ???????????32211 / mkgLL ???? ?????? ， 3/)( mkgRTMpV ??? ???? hkgV / 6 7 1 ???? hkgLML / 7 7 4 ??????? （ 3）進(jìn)料條件下的流量和物性參數(shù) k m o lkgxMxMM FF /)3 9 0 ( 9 0 )1(21 ??????????? 3/)( mkgRTMpV ??? ???? 32211 / mkgLL ???? ?????? hkgVV / 2 9 ????? 精餾段： hkgLML / 3 7 ????? 提餾段： hkgLML / 5 8 4 ??????? （ 4）精餾段的流量和物性參數(shù) 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23321 / mkgVVV ????? ??? 321 / mkgLLL ????? ???hkgVVV / 21 ????? hkgLLL / 21 ????? （ 5）提餾段的流量和物性參數(shù) 332 / mkgVVV ????? ??? 332 / mkgLLL ????? ??? hkgVVV / 32 ??????? hkgLLL / 32 ??????? （ 6）體積流量 塔頂 ： smVV s / 311 ???? ? 塔底 ： smVV s / 333 ????? ? 進(jìn)料 ： smVV s / 322 ???? ? 精餾段 ： smVVV ssS / 321 ????? 提留段 ： smVVV ssS / 332 ?????? 塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算 選用 500（ BX）型波紋填料。 （ 1）精餾段塔徑計(jì)算 由氣速關(guān)聯(lián)式 1 / 81 / 42 3l g 1 . 7 5VVF LLLu aLAgV?????? ????? ? ? ? ??? ?????????? 式中 Fu —— 泛點(diǎn)空塔氣速， m/s； g—— 重力加速度， 2/ms； 3/a? —— 干填料因子， 1m? ； V? 、 L? —— 氣相、液相密度， 3/kgm ； L? —— 液相粘度， Cp； L、 V—— 液相、氣相流量， kg/h； A—— 常數(shù)，取 ； ? —— 填料空隙率； 33/mm。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24表 計(jì)算得二甲醚、甲醇的特殊點(diǎn)的粘度 /cP 溫度 /℃ Dt = Wt = Ft = 二甲醚 甲醇 已知： V? = 3/mkg ， L? = 3/mkg ， ? =， a =500 32/mm , 2/)]()[(2/)(? ?????????? LDLFL ???L=， V= kg/h， A=。 代入式中求得， Fu =smVS / 3? 于是得 muVD S ????? ?? 圓整后： D=，空塔氣速 u= m/s （ 2）提餾段塔徑計(jì)算 已知： V? = 3/mkg ， L? = 3/mkg ， ? =， a =500 32/mm , 2/)]()[(2/)(? ?????????? LWLFL ??? L=， V= kg/h， A=。 帶入計(jì)算得 Fu =smVS / 3? 于是得 muVD s ????? ?? 圓整后： D= m，空塔氣速 u= m/s 選取整塔直徑為 D=。 填料層高度的計(jì)算 （ 1）精餾段： ????? VuF ? mHETP ? mH E T PNZ ????? 查得壓降 mPaZP /?? （ 2）提餾段 ： ????? VuF ? mHETP ? mH E T PNZ ????? 查得壓降 mPaZP /?? 全塔高度 mZZZ ????? 附屬設(shè)備的選型計(jì)算 （ 1）冷凝器 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25選用列管式冷凝器，逆流方式操作，冷卻水進(jìn)口溫度為 25℃，出口溫度為 35℃。 取 K=700W/(m2℃ ) 逆流： T ℃→ ℃ t 35℃ ← 25℃ )()()/l n (1212 ????????? ????? tt tttm℃ mC ?????? 查文獻(xiàn)得規(guī)格： Φ8006000，換熱面積 F= （ 2）再沸器 選擇 ℃的飽和水蒸氣加熱， Wt =℃為再沸器液體入口溫度，用潛熱加熱可節(jié)省蒸汽量，從而減少熱量損失。取 K=1000 W/(m2℃ ) ???? t ℃ 則換熱面積為 ?????? 查文獻(xiàn)得規(guī)格為： Φ8003000，換熱面積 F= 精餾塔及其附屬設(shè)備的計(jì)算選型 操作壓力為 ，二甲醚 甲醇的汽液平衡數(shù)據(jù)可依據(jù) Antoine 方程（ 0lg / ( )AP A B t C? ? ?）計(jì)算，所得二甲醚 甲醇的 txy 數(shù)據(jù)如下表，其中二甲醚、甲醇的 Antoine 方程常數(shù)查自化學(xué)工程師手冊(cè) [4]P5 P55。 表 二甲醚 甲醇平衡時(shí)的 t、 x、 y 數(shù)據(jù) 平衡溫度 /℃ 40 50 60 70 80 液相 DME x/mol % 100 氣相 DME y/mol % 100 83 平衡溫度 /℃ 90 100 110 120 液相 DME x/mol % 0 氣相 DME y/mol % 0 物料衡算 已知：進(jìn)料 hkgF /?? ， hkmolF /? k m o lkgMk m o lkgM D M E /,/ ?? 甲醇 k m o lkgM F /)9 2 9 ( 2 9 ?????? ???Fx ， ???Dx ???Wx 根據(jù)物料衡算方程解得 hk mo lWhk mo lD /,/ ?? 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 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26,92 ??????? FF tt℃ 此溫度下 ， ?? ABBAF xyxy? ]1 )1([11m in ?? ?????? F DFD x xxxR ?? m in ???? RR hk m o lDRL /, ????? hk mo lFqLL / ???????? hk m o lDRVV /)1( ????? 表 物料衡算結(jié)果表 物料 流量（ kmol/h） 組成 物料 流量（ kmol/h） 進(jìn) 料 塔頂產(chǎn)品 D 塔底殘液 W 精餾段上升蒸汽量 V 提餾段上升蒸汽量 V? 精餾段下降液體量 L 提餾段下降液體量 L? 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 Dt 、塔底溫度 Wt 、泡點(diǎn)溫度 Dt? Dt =℃ Wt =℃ Dt? =℃ 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 23,pmC A B T CT D T? ? ? ?計(jì)算得出 Dt 溫度下： 1 15 .96 kc a l / ( km ol ) 66 .83 kJ / ( km ol K )pC ? ? ? ?℃， 2 1 9k c a l / ( km ol ) 44 .36 kJ / ( km ol K )pC ? ? ? ?℃ )/()9 9 8 ( 9 8 )1(21 Kk m olkJxCxCC DPDppD ???????????? Wt 溫度下： 1 ? )/( KkmolkJ ? ， 2 ? )/( KkmolkJ ? )/()0 0 3 4 8 ( 0 3 4 8 )1(21 Kk m olkJxCxCC WPWppW ???????????? Dt 溫度下： kgkJ / ?? kgkJ / ?? kgkJxx DD /)9 9 8 ( 1 7 29 9 8 )1(21 ??????????? ??? 塔頂 k m o lkgxMxMM DD /)9 9 8 ( 9 8 )1(21 ??????????? （ 2）塔頂以 0℃為基準(zhǔn)， 0℃時(shí)塔頂上升氣體的焓值為 VQ hkJVtCVQ DpV / 6 0 3 4 2 9 ???????????? ? （ 3）回流液的焓 RQ 1pC = )/( KkmolkJ ? 2pC = )/( KkmolkJ ? )/()9 9 8 ( 9 8 )1(21 Kk m olkJxCxCC DPDpp ???????????? hkJtCLQ DpR / 2 8 1 8 ???????? 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27（ 4）餾出液的焓 DQ 因?yàn)轲s出口與回流口組成一樣，所以 )/( Kkm olkJC p ?? hkJtCDQ DpD / 0 3 6 ??????? （ 5）冷凝器消耗 CQ hkJ DRVC / 4 2 4 8 7 0 3 6 2 8 1 8 6 0 3 4 2 2 ??????? （ 6）進(jìn)料口的焓 FQ Ft 溫度下： )/( Kkm olkJC p ?? ， ?2pC )/( KkmolkJ ? )/()9 2 9 ( 2 9 )1(21 Kk m olkJxCxCC FPFpp ???????????? 所以 hkJtCFQ FpF / 4 9 8 ??????? （ 7）塔底殘液焓 WQ hkJtCWQ WpW / 0 3 9 2 ??????? （ 8）再沸器（全塔范圍列衡算式） 設(shè)再沸器損失能量 ?損 B F C W DQ Q Q Q Q Q? ? ? ? ?損 hkJQ FDWCB / 4 3 0 6 4 4 9 8 0 3 6 0 3 9 4 2 4 8 7 ?????????所以， hkJQ B / 5 8 9 6 0 2? 表 熱量衡算結(jié)果 進(jìn)料 冷凝器 塔頂餾出液 塔底釜?dú)堃? 再沸器 平均比熱 Cp kJ/(kmol K) 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 ： ????? WDm ??? )]1)(1l g [(m in ???? mW WDD x xxxN ? 23 in???R RR 查吉利蘭圖得 ， min ? ?? ， 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 ： ????? FDm ??? 16lg/)]1)(1l g [(m in ???? mF FDD x xxxN ? 同上可得 ， N= 取整數(shù) ， 精餾段理論板數(shù)為 31塊 ， 加 料板位置為從塔頂數(shù)第 32塊理論板 ， 整塔理論板數(shù)為 41 塊 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 表 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) 46 .05 /M kg kmol? ， 6 6 ????? VMV hkgLML / 6 0 ????? 由 32211 / mkgLL ???? ?????? 3/)( mkgRTMpV ??? ???? （ 2）塔底條件下的流量和物性參數(shù) k m olkgxMxMM WW /)0 0 3 4 8 ( 0 3 4 8 )1(21 ???????????32211 / mkgLL ???? ?????? 3/)( mkgRTMpV ??? ???? hkgV / 5 5 ???? hkgLML / 6 0 ??????? （ 3）進(jìn)料條件下的流量和物性參數(shù) k m o lkgxMxMM FF /)9 2 9 ( 2 9 )1(21 ??????????? 3/)( mkgRTMpV ??? ???? ， 32211 / mkgLL ???? ?????? hkgVV / ????? 精餾段： hkgLML / 5 5 ????? 提餾段： hkgLML / 6 5 ??????? （ 4）精餾段的流量和物性