【正文】 作設(shè)備設(shè)計(jì)》附表查得所需型號F1200Ⅵ，具體參數(shù)如下： 選定換熱器相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格殼程/mm1200管子尺寸/mmφ25公稱壓強(qiáng)/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(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫分離器，其具有比表面積大，質(zhì)量輕，空隙大以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。令。，分離器內(nèi)設(shè)100層除沫層。除沫器的直徑為：選取不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)型除沫器，規(guī)格40100，不銹鋼絲網(wǎng)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(jī)選型，采用沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)生產(chǎn)的2MCL807型壓縮機(jī)， 壓縮機(jī)參數(shù)型號代號結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)速/rpm標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)機(jī)集團(tuán)生產(chǎn)的AV10017型壓縮機(jī)， 壓縮機(jī)參數(shù)型號結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)速/rpm標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)速/rpm流量m3/h揚(yáng)程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS200150315145025080 粗產(chǎn)品泵，查《甲醇工學(xué)》的含量為90%的粗甲醇密度約為810kg/m3。型號轉(zhuǎn)速/rpm流量m3/h揚(yáng)程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/m100F92A2960687 甲醇精餾工段的設(shè)計(jì) 預(yù)精餾塔的設(shè)計(jì)由粗甲醇貯槽出來的粗產(chǎn)品經(jīng)換熱器加熱到泡點(diǎn)后進(jìn)入預(yù)精餾塔，預(yù)精餾塔采用絲網(wǎng)波紋板填料。粗產(chǎn)品在預(yù)精餾塔中脫除二甲醚及輕組分，塔頂采用水進(jìn)行萃取，回收氣相中的甲醇。 進(jìn)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(jìn)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(yù)精餾塔分離的重點(diǎn)物質(zhì)是二甲醚。 加堿量的計(jì)算粗甲醇進(jìn)行精餾時(shí)，需要在進(jìn)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(jī)酸的結(jié)構(gòu)，起到保護(hù)設(shè)備的目的。設(shè)計(jì)加入的堿液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液，%。由物料衡算得：粗甲醇每小時(shí)的進(jìn)料量為：則加入的堿溶液的質(zhì)量為：則每小時(shí)消耗的氫氧化鈉的質(zhì)量為：每小時(shí)消耗的水的質(zhì)量為： 清晰分割法取出二甲醚由物料衡算的進(jìn)預(yù)精餾塔的物料： 入預(yù)精餾塔的物料組成組分進(jìn)料/kmol摩爾分?jǐn)?shù)(CH3)2OCH3OHH2OC4H9OH 合計(jì)設(shè)計(jì)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(jìn)料/kmol塔頂塔底(CH3)2OCH3OHH2O0C4H9OH0 合計(jì)DW由： (） (） (）聯(lián)立方程解得： D=解D和W完成物料衡算如下： 預(yù)精餾塔的物料衡算組分進(jìn)料/kmolxF塔頂xD塔底xW(CH3)2OCH3OHH2O00C4H9OH00 合計(jì)上升的氣體量：，則全塔塔徑為：，圓整為D= 預(yù)精餾塔塔釜溫度計(jì)算，即70℃，由安托因公式計(jì)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(shè)的泡點(diǎn)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(yīng)的平衡常數(shù)： ， ，則假設(shè)的溫度符合要求，℃。 理論板數(shù)的計(jì)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(chǎn)工藝學(xué)》知1米的高效絲網(wǎng)填料相當(dāng)于5塊理論版。 加壓精餾塔設(shè)計(jì) 清晰分割法分離物系。由物料衡算的進(jìn)加壓精餾塔的物料： 入加壓精餾塔的物料組成組分進(jìn)料/kmol摩爾分?jǐn)?shù)CH3OHH2OC4H9OH 合計(jì)設(shè)計(jì)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(jìn)料/kmol塔頂塔底CH3OHH2OC4H9OH0 合計(jì)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(jìn)料/kmolxF塔頂xD塔底xWCH3OHH2OC4H9OH00 合計(jì) 塔頂、進(jìn)料、塔釜溫度計(jì)算塔頂露點(diǎn)溫度計(jì)算：，℃，由安托因公式計(jì)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(jìn)料泡點(diǎn)溫度計(jì)算：，假設(shè)進(jìn)料溫度為125℃，由安托因公式計(jì)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(jìn)料溫度為125℃，相對揮發(fā)度為塔釜泡點(diǎn)溫度計(jì)算：，假設(shè)塔釜溫度為130℃，由安托因公式計(jì)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(jì)算 由 恩特伍德公式 (） (）因泡點(diǎn)進(jìn)料，則q=1，以水為基準(zhǔn)，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(shí)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(shí)際理論板數(shù)N=18塊。精餾段最少理論板數(shù)：，即進(jìn)料板為從上往下數(shù)第15塊板。 加壓精餾塔工藝尺寸設(shè)計(jì) 平均摩爾質(zhì)量、密度、表面張力計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：進(jìn)料平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：塔釜平均摩爾質(zhì)量精餾段平均摩爾質(zhì)量： 提餾段平均摩爾質(zhì)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(jìn)料液相平均密度：水的密度甲醇的密度 異丁醇的密度進(jìn)料液相平均密度塔釜?dú)庀嗝芏? 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(jìn)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(shè)計(jì)精餾塔氣液相體積流率：查史密斯關(guān)聯(lián)圖：橫坐標(biāo)：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(shí)際空塔氣速精餾段有效高度 提餾段塔徑設(shè)計(jì)提餾段氣液相體積流率：查史密斯關(guān)聯(lián)圖：橫坐標(biāo)：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(shí)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(jì)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(shí)間 設(shè)計(jì)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(xué)驗(yàn)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(guān)聯(lián)圖得，故液體表面張力產(chǎn)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(nèi)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(fù)荷,%為甲醇，可近似看做純甲醇，則再沸器熱負(fù)荷 以進(jìn)料焓為基準(zhǔn)， 假設(shè)熱損失為10%，則, 解得,則蒸汽消耗量為：熱負(fù)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(shè)備設(shè)計(jì)》附表查得所需型號G1100Ⅵ，具體參數(shù)如下： 選定換熱器相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格殼程/mm1100管子尺寸/mmφ25公稱壓強(qiáng)/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(jìn)料泵選型 進(jìn)料的質(zhì)量： 則體積流量： 加壓塔進(jìn)料泵參數(shù)型號轉(zhuǎn)速/rpm流量m3/h揚(yáng)程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS10080125290012074取進(jìn)料速度u=，進(jìn)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(zhuǎn)速/rpm流量m3/h揚(yáng)程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS80801602900603