【正文】 =2000W/(m2℃) △t==℃ =107 kcal/h選用兩個(gè)塔底再沸器，則每個(gè)再沸器的換熱面積為：=/2= 合成塔物料衡算 進(jìn)塔甲醇蒸汽流量 =由反應(yīng)式 其單程轉(zhuǎn)化率為80%，DME選擇性≥99%則生成二甲醚的出塔流量為 未反應(yīng)的甲醇出塔流量為 出塔水的流量為 精餾塔及其附屬設(shè)備的計(jì)算選型，二甲醚甲醇的汽液平衡數(shù)據(jù)可依據(jù)Antoine方程（）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] P5P55。、x、y數(shù)據(jù)平衡溫度/℃4050607080液相DME x/mol %氣相DME y/mol %平衡溫度/℃90100110120液相DME x/mol %氣相DME y/mol %00 物料衡算已知：進(jìn)料，，根據(jù)物料衡算方程解得 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 ℃此溫度下， 物料流量 （kmol/h）組成物料物流（kmol/h） 進(jìn)料塔頂產(chǎn)品塔底殘液 精餾段上升蒸汽量提餾段上升蒸汽量精餾段下降液體量提餾段下降液體量 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、塔底溫度、泡點(diǎn)溫度=℃ =℃ =℃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計(jì)算得出（數(shù)據(jù)來(lái)自于化學(xué)工程師手冊(cè)），甲醇的比熱容查自于化工工藝手冊(cè)上冊(cè)溫度下： kcal/(kmol℃)=(kmolK)，(kmol℃)= kJ/(kmolK)溫度下： kcal/(kmol℃)= kcal/(kmolK)， kcal/(kmol℃)= kcal/(kmolK)溫度下： 注：數(shù)據(jù)來(lái)源于化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[3]2819塔頂 (2) 塔頂以0℃為基準(zhǔn)，0℃時(shí)塔頂上升氣體的焓值為 (3) 回流液的焓 kcal/(kmol℃)=(kmolK) kcal/(kmol℃)=(kmolK) (4) 餾出液的焓 因?yàn)轲s出口與回流口組成一樣，所以 (5) 冷凝器消耗 (6) 進(jìn)料口的焓 溫度下：， kcal/(kmol℃)= kJ/(kmolK) 所以 (7) 塔底殘液焓 (8) 再沸器（全塔范圍列衡算式）設(shè)再沸器損失能量 (313) 所以，進(jìn)料冷凝器塔頂餾出液塔底釜?dú)堃涸俜衅髌骄葻?[kJ/(kmolK)]熱量Q（kJ/h） 附屬設(shè)備的選型計(jì)算 (1) 冷凝器 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30℃。取K=700W/(m2℃)逆流： T ℃→℃ t 30℃ ← 25℃ ℃ (314) (315)查文獻(xiàn)[2]選型：Φ10006000，換熱面積F= m。 (2) 再沸器 ℃的飽和水蒸氣加熱，=℃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℃)℃ 則換熱面積為 查文獻(xiàn)[2]選型：Φ3004500，換熱面積F= m 理論塔板數(shù)的計(jì)算 在塔頂溫度下查表 塔底溫度下 則全塔平均相對(duì)揮發(fā)度： 查天大化工原理下冊(cè)吉利蘭圖得，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： 同上可得，取整數(shù)，精餾段理論板數(shù)為19塊，加料板位置為從塔頂數(shù)第20塊理論板，整塔理論板數(shù)為40塊。 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算溫度/℃二甲醚密度(g/ml)甲醇密度(g/ml)(查自于化學(xué)工程師手冊(cè)[4]和化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[3]) (1) 塔頂條件下的流量和物性參數(shù)，由 (316) (2) 塔底條件下的流量和物性參數(shù) ， ， (3) 進(jìn)料條件下的流量和物性參數(shù) ， 精餾段：提餾段： (4) 精餾段的流量和物性參數(shù) (5) 提餾段的流量和物性參數(shù) (6) 體積流量塔頂： 塔底：進(jìn)料：精餾段： 提留段： 塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算選用500（BX）型波紋填料：由于金屬絲網(wǎng)填料屬于液膜傳質(zhì)類型，在波紋填料片上開(kāi)孔或制成雙層絲網(wǎng)填料以強(qiáng)化液體在絲紋片上均勻分布，特別是在低噴淋密度時(shí)更能保證液體在絲網(wǎng)片上均勻布成膜。 (1) 精餾段塔徑計(jì)算 貝恩—霍根關(guān)聯(lián)式 ： (317)式中——泛點(diǎn)空塔氣速，m/s；g——重力加速度，；——干填料因子，；、——?dú)庀?、液相密度，；——液相粘度，Cp；L、V——液相、氣相流量，kg/h；A——常數(shù)，；——填料空隙率；。、甲醇的特殊點(diǎn)的粘度/μ溫度/℃===二甲醚甲醇 已知： =，=，=，=500,L=，V=，A=。代入式中求得，= 于是得圓整后：m，空塔氣速m/s (2) 提餾段塔徑計(jì)算 貝恩—霍根關(guān)聯(lián)式：已知： =，=，=，=500,mpas kg/h，kg/h，A=。帶入計(jì)算得 m/s 空塔氣速m/s 于是得圓整后：D=，空塔氣速u=選取整塔直徑為D= (3) 液體噴淋量的的計(jì)算精餾段噴淋量：提留段噴淋量： 填料層高度的計(jì)算 (1) 精餾段的高度：氣相動(dòng)能因子法： (318)對(duì)于500BX金屬絲網(wǎng)波紋填料，查化工設(shè)計(jì)附錄六，取則由的關(guān)聯(lián)圖查得：壓降 精餾段填料壓降為 (319) (2) 提餾段的高度：氣相動(dòng)能因子法：對(duì)于500BX金屬絲網(wǎng)波紋填料，查化工設(shè)計(jì)附錄六，娶則 （320）由的關(guān)聯(lián)圖查得：壓降則精餾段填料層壓降為填料層總壓降：全塔高度以內(nèi)徑為公稱直徑的橢圓封頭的型式和尺寸由塔徑查得封頭的型式和尺寸為總深度H==，則精餾塔的實(shí)際高度為：= 填料塔液體分布裝置根據(jù)液體的噴淋密度，可以選取排管式液體分布器，排管式噴淋器是目前應(yīng)用最廣泛的噴淋器，根據(jù)塔徑選取支管排數(shù)為7，排管外徑為1140米的排管是噴淋器，安裝在距離填料層315米處的高度，由塔徑和填料高度可以查資料確定填料塔構(gòu)件的安裝高度。 由于填料塔為內(nèi)壓容器，按照內(nèi)壓容器的計(jì)算公式計(jì)算。計(jì)算壁厚 得 設(shè)計(jì)壁厚 =+=查表的 名義壁厚 =++圓整值=6mm 校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度 比較易得 填料塔封頭厚度的計(jì)算 校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度 比較易得 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的題目是年產(chǎn)15萬(wàn)噸甲醇合成二甲醚的工藝設(shè)計(jì)。作為本設(shè)計(jì)的主設(shè)備精餾塔，我選擇的是填料塔，。%的二甲醚，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，精餾塔的操作回流比很高。在完成任務(wù)的同時(shí)，設(shè)計(jì)的精餾塔能耗低、壓降小、操作彈性大，說(shuō)明此精餾塔是比較令人滿意的。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我有了很多收獲。我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體原理所涉及的實(shí)際問(wèn)題的能力。對(duì)化工原理設(shè)計(jì)有了更加深刻的理解，為以后的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)[1] 清潔燃料二甲醚生產(chǎn)工藝可行性研究報(bào)告書(shū)（雪納公司內(nèi)部資料）．[2] 國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院．化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上下冊(cè)）[M]．上海：化學(xué)工業(yè)出版社，1996：456467．[3] 中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司．化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）[M]．上海：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：345356．[4] 化學(xué)工程師手冊(cè)編輯委員會(huì)．化學(xué)工程師手冊(cè)[M]．天津：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：456468．[5] 化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)編輯委員會(huì)．塔設(shè)備設(shè)計(jì)[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988：347356．[6] ．中國(guó)環(huán)球工程公司等聯(lián)合翻譯．化工裝置實(shí)用工藝設(shè)計(jì)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，2006．[7] Nicholas P．Chopey(美)著 朱開(kāi)宏譯．化工計(jì)算手冊(cè)（第三版）[M]．中國(guó)石化出版社，2005．[8] B．E．J．M . 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