【導(dǎo)讀】我保證所提交的論文都是自己獨(dú)立完成，如有抄襲、剽竊、雷同等現(xiàn)象，愿承擔(dān)相應(yīng)后果，接受學(xué)校的處理。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)描述了甲醇合成工藝流程。甲醇是重要的化工原料和燃料，應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)。首先簡(jiǎn)單地介紹了甲醇的生產(chǎn)發(fā)展、甲醇合成的反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)、甲醇反應(yīng)需要。其中，甲醇合成催化劑和工藝選擇關(guān)系著甲。造氣選用煤作原料，得到的粗煤氣經(jīng)脫硫、脫碳等凈化操作后。甲醇合成工藝選擇Luigi低壓合成，合成氣于5MPa、220℃下進(jìn)入。Luigi管殼式反應(yīng)器。本設(shè)計(jì)需要將原料粗甲醇。精制到含醇量%的純度。以其能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)領(lǐng)先于其他工藝。對(duì)甲醇的生產(chǎn)合成和精餾過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的物料衡算。最后進(jìn)行了常壓精餾塔的計(jì)算，包。括設(shè)備選型、塔的外形設(shè)計(jì)以及塔板流體力學(xué)驗(yàn)算。甲醇有更深刻的認(rèn)識(shí)。

　　

【正文】 塔釜 hkg / 1 2 4 2 0 6 4 5 3 ?? 第 3 章 工藝計(jì)算 21 B 常壓塔：塔頂 hkg / 7 3 49 9 9 ???? 塔釜 甲醇 水 NaOH 高沸物 根據(jù)以上計(jì)算得到表 311。 表 311 甲醇精餾塔 物料平衡匯總（單位： kg/h) 成分 物料 加壓塔頂出料 常壓塔頂出料 常壓塔釜出料 甲醇 NaOH 水 高沸物 合計(jì) 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 22 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 已知：（ 1）要求精甲醇的純度為質(zhì)量分?jǐn)?shù) %。 （ 2）操作條件：進(jìn)料壓力 110kPa 冷凝器壓力 130kPa 再沸器壓力 110kPa 進(jìn)料溫度 70℃ 塔頂溫度 65℃ 塔底溫度 100℃ 回流液溫度 40℃ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 常壓塔進(jìn)料的液相中甲醇的含量 : 94 12 4 5 5/ 30 1 4 ??? 查甲醇 水溶液氣 液平衡表，得到對(duì)應(yīng)氣相中甲醇的含量為 。 原料液中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)： ???Fy 精甲醇中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)： 99 ???Dy 殘夜中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)： 0 ???Wy 精甲醇中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)： ?Dx 進(jìn)料液相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)： 5 18/ 41 132/ 83 3 32/ 83 3 ???Fx 殘液中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)： )(32/% 32/% ????? ??Wx 進(jìn)料液的平均摩爾質(zhì)量： k m o lkgMxMxM OHFOHCHFF /)()1( 23 ????????? 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 23 塔板數(shù)的計(jì)算 處理能力 hk m olMGF F / 489 245 ??? 精餾段物料量： hk m o lxx xxFD WD WF / ?????????精 提餾段物料量： hk m o lDFD / ???? 精提 最小理論板數(shù) 先求平均相對(duì)揮發(fā)度： 查資料得到以下數(shù)據(jù)： 表 41 甲醇和水的物性數(shù)據(jù) 組分 飽和蒸汽壓 /kPa 塔頂 65℃ 進(jìn)料 70℃ 塔底 100℃ 甲醇 水 由公式 **23OHOHCHPp?? (41) 得： ??D? ??F? ??W? 平均相對(duì)揮發(fā)度： ??????? WFDm ???? (42) 已知： ?Dx ， ?W? 根據(jù)芬斯克公式： ))( [ (1lg)]1)(1lg [ (m i n ?????????mWWDD x xxxN ? (43) 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 24 最小回流比 qqqD xy yxR ???min (44) 因?yàn)槭秋柡鸵后w進(jìn)料，所以 ?? Fq xx )1(1 ??? ???? ??qmqmq xxy ?? (45) 61 83 i n ????R 取操作回流比 9 1 1 m i n ???? RR 理論板數(shù) 由 1min ???R RR，查吉利蘭圖得到 ???N NN 其中 ?N 解得 ?N （不包括再沸器） 進(jìn)料位 置 39。 ????? FDm ??? )])( g [ (1lg)]1)(1l g [ (39。m i n , ?????????mFFDDDxxxxN ? (46) 前已查出 ???N NN , , ?DN ，解得 ?N 故加料板為從塔頂往下的第 10 層理論板。 全塔效率的估算 全塔平均溫度為： )65100(21 ??? ℃ 在溫度 ℃下查得水的粘度為 s 水的飽和蒸汽壓為 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 25 甲醇的粘度為 s 甲醇的飽和蒸汽壓為 則： sm P ax LiiL ??????? ? ?? (47) 7 96 ??? 全塔效率為： %)()( ????? ??LTE ?? (48) 所以，實(shí)際進(jìn)料板： ，圓整后取 20 塊。 實(shí)際塔板數(shù)： ，圓整后取 33 塊。 精餾段與提餾段的體積流量 精餾段 已知精餾段的數(shù)據(jù)如下表 42。 表 42 精餾段數(shù)據(jù) 所處位置 進(jìn)料板 塔頂（第一板） 質(zhì)量分?jǐn)?shù) ?fx ?dx ?fy ?dy 摩爾分?jǐn)?shù) ?Fx ?Dx ?Fy ?Dy 摩爾質(zhì)量 kg/kmol ?LFM ?LDM ?VFM ?VDM 溫度℃ 70 65 液相平均摩爾質(zhì)量 k m o lkgMMM LDLFL / ????? 液相平均溫度 65702 ????? DFm ttt℃ 在平均溫度 ℃下查得 3/ mkg?水? ， 3/ mkg?甲醇? 那么液相平均密度為水甲醇 ???LmLmLmxx 11 ?? (49) 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 26 2 ????? dfLm xxx 3/ mkgLm ?? 那么，精餾段的液相負(fù)荷為： hk m o lRDL / ???? (410) hmLMLLmLh / 3???? ? 氣相平均摩爾質(zhì)量為 k m olkgMMM VDVFV / ????? 若氣體為理想氣體，在均溫 ℃，均壓 130kPa 下， 3/ 18130RT mkgpM ??? ??? ）（水水? 3/)( 32130 mkgRTpM ??? ??? 甲醇甲醇? 氣相平均密度為 水甲醇 ???VmVmVmxx ??? 11 9 3 4 9 9 9 ????? dfVm yyx 3/ mkgVm ?? 精餾段的氣相負(fù)荷為： hk m o lDRV /)1( ????? (411) hmVMVVmVh / 1 3???? ? 精餾段的負(fù)荷情況列表 43。 表 43 精餾段的氣、液相負(fù)荷表 名稱(chēng) 液相 氣相 平均摩爾質(zhì)量 kg/kmol 平均密度 kg/m3 名稱(chēng) 液相 氣相 體積流量 m3/h 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 27 續(xù)表 43 名稱(chēng) 液相 氣相 體積流量 m3/h 提餾段 整理提餾段的數(shù)據(jù)于表 44。 表 44 提餾段數(shù)據(jù) 所處位置 進(jìn)料板 塔釜 質(zhì)量分?jǐn)?shù) ?fx ?wx ?fy ?wy 摩爾分?jǐn)?shù) ?Fx ?Wx ?Fy ?Wy 摩爾質(zhì)量 kg/kmol ?LFM ?LWM ?VFM ?VWM 溫度℃ 70 100 液相平均摩爾質(zhì)量： k m olkgMMMLWLFL / ????? 平均溫度： 8521 00702 ????? WFm ttt℃ 在平均溫度 85℃下， 3/ mkg?水? ， 3/ mkg?甲醇? 液相平均密度為：水甲醇 ???LmLmLmxx ??? 1139。 3 5 3 9 6 ????? wfLm xxx 339。 / 8 mkgLm ?? 提餾段的液相負(fù)荷： hk m o lFLL /39。 ????? (412) hmMLLLmLh / 339。39。 ???? ? 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 28 氣相平均摩爾質(zhì)量： k m o lkgMMM VWVFV / ????? 若氣體為理想氣體，在平均溫度 85℃，平均壓力 130kPa 下， 3/)( 18130 mkgRTpM ??? ??? 水水? 3/)( 32130 mkgRTpM ??? ??? 甲醇甲醇? 氣相平均密度：水甲醇 ???VmVmVmxx ??? 1139。 4 3 0 0 ????? wfVm yyx 339。 / mkgVm ?? 提餾段的氣相負(fù)荷： hk m olVV /39。 ?? hmMVVVmVh / 1 1 6 339。39。39。 ???? ? 提餾段的負(fù)荷如表 45。 表 45 提餾段的氣、液相負(fù)荷 名稱(chēng) 液相 氣相 平均摩爾質(zhì)量 kg/kmol 平均密度 kg/m3 體積流量 m3/h 塔徑計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用 F1重型浮閥塔，全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距 mHT ? ，板上液層高度mhL ? 。采用 F1 型重閥的質(zhì)量為 ,孔徑為 。 精 餾段 (1) 求操作負(fù)荷系數(shù) C 第 4 章 常壓精餾塔計(jì)算 29 精餾段功能參數(shù)： ) (