【正文】 故干板阻力計算式為： 2 34 . 5 2 34 . 5 2 2 0     g u h L V c  m液柱 ②板上充氣液層阻力：本設(shè)備分離烴化液，液相為碳氫化合物，可取充氣系數(shù) 0 =。 065 . 0 5 . 0 0     L l h h  m液柱 ③液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不計。 因此，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔的壓強降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹?07616 . 0 0325 . 0 04366 . 0    p h m液柱 則 單板壓降 5629613 81 . 9 4503 . 753 07616 . 0       g h P L p p  P （2）降液管液泛校核 為了防止降液管液泛現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管內(nèi)清液層高度H d ≤φ (H T +H w )。其中：H d =h p +h L +h d ①氣體通過塔板的壓強降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萮 P 前面已求出，h p = 。 ②液體通過降液管的壓頭損失（不設(shè)進口堰） 02925 . 0 3600 2 . 0 2 . 0 2 2 0    h l L h W S d m液柱 ③板上液層高度：之前已選定板上液層高度為 h L = 則 Hd= ++= m 取降液管中泡沫層相對密度=,又已選定板間距 H T =，h w =。則(H T +h w )=      03525 . 0 45 . 0 3 . 0 可見，H d ＜(H T +H w )，符合防止降液管液泛要求。 （3）霧沫夾帶量校核 依下面兩式分別計算泛點率F，即 泛點率 % 100 36 . 1 1  b F L S V L V S A KC Z L V F   沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)備計算 45 及 泛點率 % 100 78 . 0 2  F T V L V KC A F   板上液體流徑長度 m W D Z d L 0 . 7 0 . 1 5 2 1 2       板上液流面積 6 4 4 0 . 0 0 7 0 6 9 . 0 2 4 1 2 2      f T b A A A C F 可以根據(jù)氣相密度 V  和板間距 H T 在泛點負荷系數(shù)圖 [8] 中查得：C F =，物性系數(shù)K= 將以上數(shù)據(jù)代入： % 1 3600 36 . 1 3600 36 . 1 1      b F L S V L V S A KC Z L V F   % 1 7854 . 0 78 . 0 2    F T V L V KC A F   對于精餾塔，為避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點率不超過80%。上兩式計算的泛點率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足e V ＜(液)/kg(氣)的要求。 3．塔板負荷性能圖： （1）霧沫夾帶線（圖420 中（1）線）：根據(jù)上面的泛點率計算公式,按其為80% 時,計算得出,霧沫夾帶線方程為： S S L V 7587 . 18 6447 . 1   ； （2）液泛線(圖420 中（2）線)：當(dāng)出現(xiàn)液泛時,H d =φ (H T +h w ),代入數(shù)值后,方程為： 3 2 2 2 4423 . 8 3624 . 3173 9159 . 0 S S S L L V    ； （3）液相負荷上限線(圖 420 中（3）線)：當(dāng)液體在降液管內(nèi)的停留時間θ 為 5s 時,則 s m H A L T f S / 007069 . 0 5 45 . 0 07069 . 0 5 ) ( 3 max   沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)備計算 46 （4）漏液線(圖420 中（4）線)：以F 0 =5 作為氣體最小負荷的標準,則 s m F N d V V S / 04902 . 0 9355 . 1 5 58 039 . 0 4 4 ) ( 3 2 0 2 0 min       （5）液體負荷下限線(圖420 中（5）線)：按照 h ow = 作為液體負荷下限條件則： s m l h L w ow S / 006593 . 0 3600 7 . 0 ) 1 84 . 2 1000 02975 . 0 ( 3600 ) 1 84 . 2 1000 ( ) ( 3 2 3 2 3 min   （6）操作線：斜率    6824 . 21 1063 . 1940 S S L V K 將以上五條線繪在同一直角坐標中，畫出塔板負荷性能圖，如下： P V S / ( m 3 / s ) L S /(m 3 /S) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 圖417 塔板負荷性能圖 （1） 霧沫夾帶線；（2）液泛線；（3）液相負荷上限線；（4）漏液線； （5）液相負荷下限線；（6）操作線；（7）P 為操作點 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)備計算 47 浮閥塔板工藝設(shè)計計算結(jié)果 項目 數(shù)值及說明 備注 塔徑/m 板間距/m 塔板形式 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 空塔氣速/(m/s) 堰長/m 堰高/m 板上液層高度/m 降液管底隙高度/m 浮閥數(shù)/個 58 等腰三角形交叉 閥孔氣速/(m/s) 閥孔動能因數(shù) 11 臨屆閥孔氣速/(m/s) 孔心距/m 指同一橫排的孔心距 排間距/m 指相鄰二橫排的中心線距離 單板壓降/Pa 液體在降液管內(nèi)停留時間/s 降液管內(nèi)清液層高度/m 泛點率/% 氣相負荷上限/(m 3 /s) 霧沫夾帶控制 氣相負荷下限/(m 3 /s) 漏液 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 設(shè)計結(jié)論 48 5 設(shè)計結(jié)論 設(shè)計結(jié)論 （1）通過使用Aspen Plus 軟件對整體工藝流程的模擬，算出了物料衡算和熱量衡算的結(jié)果，~ 所示。 然后依照物料衡算表（~），可以初步地計算出對于新鮮物料的消耗量、各個設(shè)備系統(tǒng)的大致工作負荷以及得出進行設(shè)備運算的設(shè)計依據(jù)。 （2）在物料衡算和熱量衡算的基礎(chǔ)下，進行主要設(shè)備的具體計算，在此，我選用的是列管式反應(yīng)器，管殼式換熱器和塔設(shè)備（預(yù)精餾塔）。 對于反應(yīng)器，主要計算的是其反應(yīng)管、殼體大小，；對于換熱器，主要計算的是換熱面積、殼體直徑等，結(jié)果詳見表 ；對于預(yù)精餾塔，則主要計算其塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)和總體結(jié)構(gòu)（如塔徑和塔高等）。 安全問題的設(shè)計 由于在設(shè)計的整個工藝流程中,合成塔的壓力最高(),所以在合成甲醇的過程中,必須嚴格控制合成塔的合成壓力和合成溫度,以免出現(xiàn)不安全的因素。 合成塔的壓力主要是由進口氣體的壓力所控制,所以可以在氣體進口管安裝壓力檢測表,一旦發(fā)現(xiàn)氣體壓力過大,可以適當(dāng)開大閥門,增大管內(nèi)流通面積,降低壓力。 對于精餾工段的雙塔流程部分,因為在預(yù)精餾塔前還有一個預(yù)熱器,用于使進入塔設(shè)備的物料飽和,所以此處的溫度也需要進行監(jiān)控,防止進料溫度過高,加大了塔的操作負荷。主精餾塔部分有側(cè)線采出,因此在產(chǎn)出物料的部分的流量也需要控制,保證下流物料的平穩(wěn)儲存和輸出。 三廢處理 1．廢氣 甲醇裝置廢氣排放點為一段轉(zhuǎn)化爐煙氣囪排出煙道氣， 其主要成分為CO 2 ，O 2 ， N 2 ，對大氣無毒害物質(zhì)，環(huán)境無控制指標。 2．廢水 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 設(shè)計結(jié)論 49 主要排出廢水為甲醇精餾塔塔底廢水和轉(zhuǎn)化酸性冷凝液，廢水可送至除鹽水再處理后用作鍋爐給水，產(chǎn)生的廢氣進入轉(zhuǎn)化爐回收利用，做到無污水排放。 3．廢澶 主要是舊觸媒更換排出，舊觸媒多為貴金屬成分，需要送回催化劑廠回收處理。 廠址的選擇 根據(jù)我國國情，選廠工作是在長遠規(guī)劃的指導(dǎo)下，在指定的一個或數(shù)個地區(qū)（開發(fā)區(qū)）內(nèi)選擇符合建廠要求的廠址。在選擇廠址時，應(yīng)遵循以下基本原則： 1．廠址位置必須符合國家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求，盡可能靠近城市或城鎮(zhèn)原有企業(yè)，以便于生產(chǎn)上的協(xié)作，生活上的方便。 2．廠址易選在原料、燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)，并在貯運、機繡、公用工程和生活設(shè)施等方面有良好基礎(chǔ)和協(xié)作條件的地區(qū)。 3．廠址應(yīng)靠近水充足、水質(zhì)良好的水源地,當(dāng)有城市供水,地下水和地面水三種供水條件時,進行經(jīng)濟技術(shù)比較后選用. 4．廠址應(yīng)盡可能靠近原有交通線(水運、鐵路、公路)，即應(yīng)有便利的交通運輸條件。 5．廠址應(yīng)盡可能靠近熱電供應(yīng)地，一般的講，廠址應(yīng)考慮電源的可靠性，并應(yīng)盡可能利用熱電站的蒸汽供應(yīng)，以減少新建工廠的熱力和供電方面的投資。 6．選場應(yīng)注意節(jié)約用地。 7．選廠應(yīng)注意當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境條件，并對工廠投產(chǎn)后對環(huán)境可能造成的影響做出預(yù)評價。工廠的生產(chǎn)區(qū)、排渣場和居民區(qū)的建設(shè)地點應(yīng)同時選定。 8．廠址應(yīng)偏離低于洪水位或在采取措施后仍不能確保不受水淹的地段；廠址的自然地形應(yīng)有利于廠房和管線的布置，內(nèi)外交通的聯(lián)系和場地的排水。 9．廠址附近應(yīng)有生產(chǎn)污水，生活污水排放的可靠排除地，并應(yīng)保證不因新廠建設(shè)是當(dāng)?shù)厥艿叫碌奈廴竞臀：Α?10．廠址應(yīng)不妨礙或破壞農(nóng)業(yè)水利工程，應(yīng)盡量避免拆除民房和建筑物，砍伐果園等。 本著以上幾點的依據(jù)，本設(shè)計的廠址選擇在沈陽市鐵西區(qū)，原因是： （1）沈陽市是全國重工業(yè)城市，原料來源廣泛，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚。 （2）沈陽的交通很發(fā)達，處于東北地區(qū)的的交通樞紐，有利于產(chǎn)品的外銷 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 設(shè)計結(jié)論 50 （3）陽市鐵西區(qū)是沈陽城的重工業(yè)區(qū)，水、煤、電、氣供應(yīng)充足。 沈陽化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 51 致謝 通過畢業(yè)設(shè)計，不僅使我把大學(xué)期間所學(xué)得知識融會貫通在一起，而且把以前看似不相關(guān)的課程緊密的聯(lián)系起來，我真正體會到了學(xué)以致用、理論與實踐相結(jié)合的意義。 沈陽化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻 52 參考文獻 [1] 吳鶴峰等編。[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990。 [2] 吳指南主編?；居袡C化工工藝學(xué)（修訂版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990。 [3] 丁浩，王育琪，王維聰編著?；瘜W(xué)工業(yè)設(shè)計（修訂版）[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1989。 [4] 《化工設(shè)備手冊》編寫組。金屬設(shè)備（2）[M]。上海：上海人民出版社，1975。 [5] 《化工設(shè)本手冊》編寫組。材料與零部件（上）[M]。上海：上海人民出版，1975。 [6] 陳鐘秀，顧飛燕編著。化工熱力學(xué)[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993。 [7] 馬沛生，石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊（續(xù)編）[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社。 [8] 陳敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋編著?；ぴ恚ㄉ希ㄏ拢M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999。 [9] 蔣維鈞，余立新編著?；ぴ恚ɑし蛛x過程）[M]。北京：清華大學(xué)出版社， 2005。 [10] 《化工設(shè)備設(shè)計全書》編輯委員會，路秀林，王者相等編著。塔設(shè)備[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004。 [11] 匡國柱，史啟才主編?；卧^程及設(shè)計手冊[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002。 [12] 周敬思，梁光興，王啟斌編著。環(huán)氧乙烷及乙二醇生產(chǎn)[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1979。 [13] 王國勝主編。化工原理課程設(shè)計[M]。大連：大連理工出版社，2005。 [14] 裘元燾主編?；居袡C化工過程及設(shè)備[M]。北京：化學(xué) 沈陽化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 附錄 53 附錄 1 英文文獻及中文翻譯 Methanol synthesis from CO 2 and H 2 over gallium promoted copperbased supported catalysts. Effect of hydrocarbon impurities in the CO 2 /H 2 source Jamil Toyir, a Pilar Ramirez de la Piscina, a Jordi Llorca, a JoseLuis G. Fierro b and Narcis Homs *a Received 14th June 2001, Accepted 3rd September 2001 First published as an Advance Article on the web 3rd October 2001 Galliumpromoted copperbased catalysts supported on ZnO and SiO 2 respectively, CuGa/ZnO and CuZn Ga/SiO 2 , were tested in the hydrogenation of CO 2 to methanol under a range of experimental conditions. Longterm methanol synthesis operation and catalytic tests under high pressure (up to 5 MPa) at 523 K indicated that the catalysts were highly effective. The methanol synthesis was sensitive to the presence of small amounts of methane and ethane in the CO 2 /H 2 source, producing singnificant deactivation of the catalysts,especially of CuZnGa/SiO 2 , and promoting the formation of reaction with hydrocarboncontaining CO 2 /H 2 feed, TEM experiments showedcopperbased particles covered by an amorphous layer that is probably carbonaceous in nature. XPS allowed determination of in surface position for catalysts tested with clean or hydrocarbon