【正文】 作設備設計》附表查得所需型號F1200Ⅵ，具體參數(shù)如下： 選定換熱器相關參數(shù)項目規(guī)格項目規(guī)格殼程/mm1200管子尺寸/mmφ25公稱壓強/Mpa管長/m6公稱面積/m2中心排管數(shù)22管程數(shù)2管子排列方法三角形 分離器的設計采用絲網除沫分離器，其具有比表面積大，質量輕，空隙大以及使用方便等優(yōu)點。令。，分離器內設100層除沫層。除沫器的直徑為：選取不銹鋼標準型除沫器，規(guī)格40100，不銹鋼絲網尺寸。分離器的高度3000mm，裙座的直徑2270mm，壁厚60mm，即上下封頭壁厚也為60mm，直徑2270mm，材料選擇15MnR。 合成氣壓縮機選型，采用沈陽鼓風機集團生產的2MCL807型壓縮機， 壓縮機參數(shù)型號代號結構形式轉速/rpm標準流量/m3/min吸氣壓力/MPa出口壓力/MPa軸功率/kw材料2MCL807水平剖分949516230760016MnR 出塔氣離心泵 ，采用沈陽鼓風機集團生產的AV10017型壓縮機， 壓縮機參數(shù)型號結構形式轉速/rpm標準流量/m3/min吸氣壓力/MPa出口壓力/MPa軸功率/kw材料AV10017軸流710015130718016MnR 冷卻水離心泵，, 離心泵參數(shù)型號轉速/rpm流量m3/h揚程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS200150315145025080 粗產品泵，查《甲醇工學》的含量為90%的粗甲醇密度約為810kg/m3。型號轉速/rpm流量m3/h揚程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/m100F92A2960687 甲醇精餾工段的設計 預精餾塔的設計由粗甲醇貯槽出來的粗產品經換熱器加熱到泡點后進入預精餾塔，預精餾塔采用絲網波紋板填料。粗產品在預精餾塔中脫除二甲醚及輕組分，塔頂采用水進行萃取，回收氣相中的甲醇。 進料組成由物料衡算得：在貯罐中粗甲醇中的組分分為液體和氣體，各組成含量： 粗甲醇組成氣體CH3OH(CH3)2OC4H9OHH2Omol組成%含量kmol/h 溶解在粗甲醇中的氣體組分含量氣體H 2COCO2N2ArCH4組成%含量kmol/h溶解在粗甲醇中的氣體組分，在加熱條件下會分離出來，塔頂用水進行萃取以回收氣體帶出的部分甲醇，各組分除二氧化碳微溶于水外，其余組分均不溶或難溶于水。預精餾塔分離的重點物質是二甲醚。 加堿量的計算粗甲醇進行精餾時，需要在進塔之前加入一定的堿液，目的是中和粗甲醇中微量的酸，破壞有機酸的結構，起到保護設備的目的。設計加入的堿液是質量分數(shù)為5%的氫氧化鈉溶液，%。由物料衡算得：粗甲醇每小時的進料量為：則加入的堿溶液的質量為：則每小時消耗的氫氧化鈉的質量為：每小時消耗的水的質量為： 清晰分割法取出二甲醚由物料衡算的進預精餾塔的物料： 入預精餾塔的物料組成組分進料/kmol摩爾分數(shù)(CH3)2OCH3OHH2OC4H9OH 合計設計分離要求：塔釜液相二甲醚的含量：(CH3)% 塔頂汽相甲醇的含量：%由分離要求得：組分進料/kmol塔頂塔底(CH3)2OCH3OHH2O0C4H9OH0 合計DW由： (） (） (）聯(lián)立方程解得： D=解D和W完成物料衡算如下： 預精餾塔的物料衡算組分進料/kmolxF塔頂xD塔底xW(CH3)2OCH3OHH2O00C4H9OH00 合計上升的氣體量：，則全塔塔徑為：，圓整為D= 預精餾塔塔釜溫度計算，即70℃，由安托因公式計算得：甲醇的飽和蒸汽壓： 解得： ， 二甲醚的飽和蒸汽壓： 解得： ，異丁醇的飽和蒸汽壓： 解得： ，水的飽和蒸汽壓： ， 則 所假設的泡點溫度偏高。采用加速收斂的方法，以甲醇為參考組分求得甲醇的平衡常數(shù)，℃。將此溫度代入各組分安托因公式求得相應的平衡常數(shù)： ， ，則假設的溫度符合要求，℃。 理論板數(shù)的計算由芬斯克方程求得全塔最小理論板數(shù)：精餾段最少理論板數(shù)： 由 (） (）由試差法求得：θ= ，查吉利蘭圖得所需理論板數(shù)為15塊。由《甲醇生產工藝學》知1米的高效絲網填料相當于5塊理論版。 加壓精餾塔設計 清晰分割法分離物系。由物料衡算的進加壓精餾塔的物料： 入加壓精餾塔的物料組成組分進料/kmol摩爾分數(shù)CH3OHH2OC4H9OH 合計設計分離要求：塔頂汽相水的含量：% 塔釜液相甲醇的含量：CH3OH60%由分離要求得：組分進料/kmol塔頂塔底CH3OHH2OC4H9OH0 合計DW由： (） (） (）聯(lián)立方程解得： D=解D和W完成物料衡算如下： 加壓精餾塔的物料衡算組分進料/kmolxF塔頂xD塔底xWCH3OHH2OC4H9OH00 合計 塔頂、進料、塔釜溫度計算塔頂露點溫度計算：，℃，由安托因公式計算得：甲醇的飽和蒸汽壓： 水的飽和蒸汽壓： 符合要求℃，相對揮發(fā)度為 進料泡點溫度計算：，假設進料溫度為125℃，由安托因公式計算得：甲醇的飽和蒸汽壓： 水的飽和蒸汽壓： 異丁醇的飽和蒸汽壓： 解得： ， 符合要求則進料溫度為125℃，相對揮發(fā)度為塔釜泡點溫度計算：，假設塔釜溫度為130℃，由安托因公式計算得：甲醇的飽和蒸汽壓： 水的飽和蒸汽壓： 異丁醇的飽和蒸汽壓： 解得： ， 加速收斂：代入公式得甲醇的飽和蒸汽壓 ，℃ 水的飽和蒸汽壓 異丁醇的飽和蒸汽壓 ，符合要求℃，相對揮發(fā)度為 回流比及理論板數(shù)計算 由 恩特伍德公式 (） (）因泡點進料，則q=1，以水為基準，各組分的相對揮發(fā)度為： 由試差法取，則，所以最小回流比，則實際回流比R=全塔平均相對揮發(fā)度最少理論板數(shù)：由，查吉利蘭圖得：，則實際理論板數(shù)N=18塊。精餾段最少理論板數(shù)：，即進料板為從上往下數(shù)第15塊板。 加壓精餾塔工藝尺寸設計 平均摩爾質量、密度、表面張力計算塔頂平均摩爾質量計算：進料平均摩爾質量計算：塔釜平均摩爾質量精餾段平均摩爾質量： 提餾段平均摩爾質量： 塔頂氣相平均密度 水的密度 甲醇的密度 塔頂液相平均密度進料液相平均密度：水的密度甲醇的密度 異丁醇的密度進料液相平均密度塔釜氣相密度 塔釜液相密度：水的密度 甲醇的密度 異丁醇的密度 塔釜液相平均密度： 精餾段平均液相密度： 提餾段平均液相密度：塔頂液相表面張力： 進料液相表面張力：， 塔釜液相表面張力：， 精餾段平均表面張力： 提餾段平均表面張力： 精餾段塔徑設計精餾塔氣液相體積流率：查史密斯關聯(lián)圖：橫坐標：取板間距HT=，板上液層高度hL=,則HThL==。查得C20=，,則，則空塔氣速塔徑，截面積實際空塔氣速精餾段有效高度 提餾段塔徑設計提餾段氣液相體積流率：查史密斯關聯(lián)圖：橫坐標：取板間距HT=，板上液層高度hL=,則HThL==。查得C20=，,則，則空塔氣速塔徑，截面積實際空塔氣速提餾段有效高度全塔有效高度Z=+= 塔板工藝尺寸計算 精餾段塔板工藝參數(shù)(1)堰長 (2)溢流堰高度，取E=，則取板上清夜高度hL=,則(3)弓形降液管寬度Wd和截面積Af 由lw/D=,查得Af/AT=,Wd/D=,故 停留時間 設計合理（4）降液管底隙高度 ，取， 則，（5）采用分塊式塔板，由塔徑選用6塊塔板，邊緣寬度，無效區(qū) （6）開孔面積 其中 故開孔面積： 取篩孔直徑d0=10mm，取正三角形孔中心距t=3d0=30mm，則開孔數(shù)目開孔率，通過孔氣速 提餾段塔板參數(shù) 提餾段雙溢流塔板參數(shù)塔徑截面積板間距弓形降液管降液管面積比值比值D/mmAT/m2HT/mm堰長/Lw管寬/Wd管寬/W’dAf/m2Af/ATLw/D22008001320220250（7）篩板流體力學驗算干板阻力 ,采用7mm碳素鋼鋼板，查得C0=，校正,則氣體通過液層阻力， 浮動因子，查充氣系數(shù)關聯(lián)圖得，故液體表面張力產生的阻力氣體通過每一層塔板液柱高度 塔板壓降液沫夾帶量，其中 液沫夾帶量在允許范圍內漏液氣速 =穩(wěn)定系數(shù)甲醇與水為不易發(fā)泡物系，取， ，不會發(fā)生液泛現(xiàn)象 熱量衡算塔頂全凝器熱負荷,%為甲醇，可近似看做純甲醇，則再沸器熱負荷 以進料焓為基準， 假設熱損失為10%，則, 解得,則蒸汽消耗量為：熱負荷為Q=107W，取傳熱系數(shù) 熱源 ： 200℃ → 150℃ 冷源 ： 132℃ ← ℃ 平均溫差：由 得：傳熱面積由《典型化工單元操作設備設計》附表查得所需型號G1100Ⅵ，具體參數(shù)如下： 選定換熱器相關參數(shù)項目規(guī)格項目規(guī)格殼程/mm1100管子尺寸/mmφ25公稱壓強/Mpa4管長/m9公稱面積/m2管數(shù)830管程數(shù)6管子排列方法三角形加壓塔進料泵選型 進料的質量： 則體積流量： 加壓塔進料泵參數(shù)型號轉速/rpm流量m3/h揚程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS10080125290012074取進料速度u=，進料管管徑：選用公稱直徑為150mm的無縫鋼管，管外徑為159mm，選用榫槽面帶頸平焊法蘭，公稱直徑為150mm，外徑285mm，螺栓孔數(shù)為8，螺紋型號為M20，選型：法蘭SO—TG 150— HG20592—97塔頂回流泵選型 回流液體積： 回流泵參數(shù)型號轉速/rpm流量m3/h揚程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS80801602900603