【正文】 L/wV)(rV/rL)=（）（）= 查圖得、(u2maxfy/g)(rV/rL)*= umax= u== VS=(3600)= D=(4VS/pu) =(4())=865mm. 故圓整為900mm. u=4VS/pD2=4()=　 U=Lh/=()= m3/(m2h) UUmin, D=900mm 填料層高度計算 直徑為50mm的填料，等板高度接近1m；，等板高度約與塔徑相等。 HETP精＝1m HETP提＝ Z精＝15＝5m Z精’=5= Z提＝13＝ Z提’== 階梯環(huán) hmax＞6m 填料分層分為兩段 填料層壓降計算 精餾段橫坐標(biāo) (wL/wV)(rV/rL)＝ 縱坐標(biāo) (u2fy/g)(rV/rL)*＝＝Dp/Z=70== 提餾段 橫坐標(biāo) (wL/wV)(rV/rL)＝ 縱坐標(biāo) (u2fy/g)(rV/rL)＝103＝ Dp/Z=45== Kpa DP=Dp1+Dp2=+ Kpa= 反應(yīng)器的選擇目前工業(yè)上使用的甲醇氣相脫水制二甲醚的反應(yīng)器是絕熱固定床反應(yīng)器，這類反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，已在工業(yè)上成功使用。但這類反應(yīng)器也存在缺點：催化床下部溫度高，催化劑易衰老，影響壽命；為使進床層氣體溫度達到催化劑起始活性溫度以上，必須設(shè)置外部換熱器；反應(yīng)熱未得到充分利用。本文根據(jù)甲醇氣相脫水生成二甲醚放熱反應(yīng)的特點，綜合多方面的文獻資料，決定采用單管逆流自熱型二甲醚反應(yīng)器。該反應(yīng)器的示意圖如圖3。 單管逆流型反應(yīng)器特點自熱式反應(yīng)器，在反應(yīng)過程中用反應(yīng)熱預(yù)熱進口甲醇；在催化床中設(shè)置冷管，冷管內(nèi)的氣體和床層氣體逆向流動換熱，這樣可使床層溫度較平坦，溫升較小，避免了催化劑在高溫下操作，催化劑使用壽命延長；冷管進口溫度較低，不象絕熱反應(yīng)器的進口溫度必須在催化劑活性溫度以上；該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較簡單，只需要在床層中加入一些冷管； 所需催化劑量較少。 單管逆流型反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸與操作條件　催化床直徑 D= m,高 H=,體積 VR=，冷管直徑 d= 20mm20mm，冷管根數(shù)mt=104；操作壓力 p= Mpa，進口純甲醇流量NT0 =35kmol/ h,催化劑型號CM31，粒度，3mm (1 5~2 5) mm。 兩種反應(yīng)器的對比根據(jù)反應(yīng)的限制條件，當(dāng)溫度在260—3400C之間時，主反應(yīng)不僅有接進1的選擇性，而且反應(yīng)速率也較高。如果采用絕熱反應(yīng)器，為使進料氣體能在催化劑活性溫度以上反應(yīng)，通常進口溫度選定為2500C，而根據(jù)計算，反應(yīng)器出口溫度達到了3700C。這說明在反應(yīng)的后期絕熱反應(yīng)器處于較高溫度下操作，這樣會給設(shè)備和系統(tǒng)的安全性帶來嚴(yán)重的危脅，同時也會使副反應(yīng)增加，造成后序工段分離的負荷加大。另一方面，溫度過高，催化劑易衰老，從而影響了使用壽命，增加了催化劑的使用量。根據(jù)文獻（氣相甲醇法年產(chǎn)一萬噸二甲醚流程模擬及優(yōu)化），提出的單管逆流型反應(yīng)器，由于其裝置特點，進口物料可以充分利用反應(yīng)所產(chǎn)生熱量來進行自身升溫。這樣一方面可以降低進料的入口溫度，同時也可使反應(yīng)器后期溫度遠比絕熱反應(yīng)器低，從而延長了催化劑的壽命。根據(jù)計算，在出口溫度設(shè)定為3400C，進料的溫度只要2000C就可以了。 換熱器及泵的選型進出換熱器流體管殼壁溫相差較大，流體不易結(jié)垢且無腐蝕性，固選用U型管換熱器，相關(guān)參數(shù)如下：管子型號19管子排列正三角形殼內(nèi)徑600mm管長6000mm管程數(shù)2擋板間距1000擋板數(shù)4熱負荷106kcal/h管數(shù)418根安全系數(shù)材料碳鋼設(shè)計溫度360℃設(shè)計壓力(表壓)實際換熱面積147m2 機泵設(shè)備選型說明本項目機泵類設(shè)備共計4臺，均為輸送液體介質(zhì)，且各類介質(zhì)的條件也不苛刻，從節(jié)省投資與操作、維護方便考慮，全部選用離心泵，且為一開一備操作。由于輸送介質(zhì)甲醇要求密封嚴(yán)密，防泄漏，故離心泵均選用雙端面機械密封。甲醇屬易燃、易爆介質(zhì)，火災(zāi)危險性分類屬甲類生產(chǎn)類別，所有機泵類設(shè)備電機均采用防爆電機?？紤]到產(chǎn)品品質(zhì)及介質(zhì)的腐蝕，二甲醚回流泵泵體材質(zhì)選用不銹鋼，其它泵泵體材質(zhì)都選用碳鋼。 儲罐的選擇(1)方案選擇常溫貯存：球罐，貯存壓力高，設(shè)備投資高，但不消耗冷凍量。降壓貯存：貯存溫度1020℃，球罐投資稍低，但電耗高，操作費用較高冷凍系統(tǒng)故障將造成大量產(chǎn)品損失。常壓貯存：貯存溫度30℃，設(shè)備投資低，但操作費用很高，還需充氮保護。故選擇方案：常溫貯存，（2)尺寸計算已知堿液體積為Vo=，取裝料系數(shù)η== Vo/η=247。= m3,取長徑比i=H/Di==1600mm，上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭，其內(nèi)徑為1600mm直邊高度h2=25mm，曲邊高度h1=400mm，并查得其封頭容積V1封=，查得內(nèi)徑1600mm筒體的1m高的容積V1m=，估算筒體高度：H=（V V1封）/V1m=（）247。=1480mm圓整后取H=1500mm（3)材料選擇因甲醇二甲醚在常溫常壓下無腐蝕性，又考慮到經(jīng)濟性筒體、封頭材料均選用碳素鋼Q235A，因為是常溫常壓設(shè)備，根據(jù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)查得其壁厚取Sn=。 設(shè)備一覽表及公用工程 設(shè)備年產(chǎn)十萬噸二甲醚需要的設(shè)備及其規(guī)格如表8所示：表8主要生產(chǎn)設(shè)備一覽表序號項目規(guī)格數(shù)量1進料泵50F—16， m332混合器13加熱汽化器24換熱器600mmU型管換熱器15反應(yīng)器16冷卻器G273Ⅰ165，㎡17二甲醚分離塔F1Q4A18甲醇塔39冷卻器110二甲醚儲罐2 公用工程規(guī)格（1）電對輸入的動力電源的要求[9]，采用單回路電壓為280伏，頻率為50赫茲，允許波動范圍177。3%。電器設(shè)備對電源的要求：對于電動機，使用380伏交流電；正常照明用220/380伏交流電，事故照明用220伏直流電；電器部分控制，信號及繼電保護用220伏直流電；儀表電源用100伏和24伏。（2）冷卻水溫度：供水溫度為常溫，回水溫度為進水溫度+10℃；壓力：回水壓力—對于循環(huán)冷卻水要求回水能直接流到冷卻塔頂，不另設(shè)接力泵，因此， MPa（G）， MPa（G）。蒸汽每個換熱器的換熱過程需要水蒸氣，根據(jù)生產(chǎn)需要決定蒸汽壓力和溫度， MPa（G），進反應(yīng)器溫度為145℃，出反應(yīng)器溫度為100℃。6 設(shè)計的體會和收獲本設(shè)計采用汽相氣相甲醇脫水法制DME，相對其他方法，氣相法具有操作簡單, 自動化程度較高, 少量廢水廢氣排放, 排放物低于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，DME 選擇性和產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點，此法原料消耗少,能耗低,操作簡易,耗量少,適于工業(yè)生產(chǎn)。本生產(chǎn)技術(shù)較為成熟、可靠，工藝合理，原料成本相對較低，產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)率都比較高。另外此套生產(chǎn)工藝流程，操作和設(shè)備都比較簡單，收效快，適合各類企業(yè)選用。采用連續(xù)生產(chǎn)工藝，設(shè)備簡單，改變生產(chǎn)品種容易，經(jīng)濟核算顯示：項目建成投產(chǎn)后，收益和抗風(fēng)險能力都比較強。本工藝重要設(shè)備采用了雙塔連續(xù)精餾，加大了對原料的回收，以此在較大程度上減少了對環(huán)境的污染。綜上所述本工藝設(shè)計是可行的，而且很有建設(shè)價值。由財務(wù)評價的計算可知，%，高于基準(zhǔn)收益率12%，表明已達行業(yè)要求。從項目各項效益指標(biāo)及盈虧平衡分析結(jié)果可以看出，設(shè)計具有很強的抗風(fēng)險能力，因此項目從財務(wù)評價的角度來看是可行的。致謝本次化工設(shè)計我們繼化工原理課程設(shè)計后對化工設(shè)計知識的又一次深刻的認識和實踐，為我們以后從事化工行業(yè)的工作以及科學(xué)研究打下了堅實的基礎(chǔ)。本設(shè)計是在我的指導(dǎo)老師吳超富的親切關(guān)懷下完成的，從課題的選定到工藝合成路線、設(shè)備以及附屬設(shè)備的工藝尺寸和選型的確定，吳老師都予以悉心的指導(dǎo)，給予了我極大的關(guān)懷與幫助，在此僅表示我崇高的敬意和真心的感謝！經(jīng)歷了幾個月的時間，在老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，完成了工藝技術(shù)方案的選擇、工藝流程設(shè)計、物料衡算、能量衡算、工藝設(shè)備的設(shè)計與選型、設(shè)備布置的設(shè)計、非工藝設(shè)計項目的考慮、編寫設(shè)計說明書及圖表等內(nèi)容。在設(shè)計的每一個階段，都在吳老師的指導(dǎo)下，查閱了大量相關(guān)的資料，綜合考慮了技術(shù)的合理性和先進性、資源情況、工藝現(xiàn)有水平、安全可靠性等多方面的因素，處理了大量的數(shù)據(jù)并按生產(chǎn)經(jīng)驗進行了多方面的優(yōu)化，得出最終方案而完成設(shè)計任務(wù)。首先進行了物料衡算和熱量衡算，主要設(shè)備蒸發(fā)器內(nèi)徑、高度、壁厚，熱量衡算與傳熱面積校核、非主要設(shè)備計算與選型。在計算與選型過程中，查找了大量資料，然后設(shè)計并繪出年生產(chǎn)十萬噸二甲醚的生產(chǎn)工藝流程圖、車間平面布置圖和精餾塔圖，進一步鞏固了化工工程制圖所學(xué)的知識，初步將其中所學(xué)知識運用于實踐中。同時在設(shè)計過程中也存在許多不足之處。首先，由于資料不足，在查找數(shù)據(jù)時耗費大量時間并帶來諸多不便；其次，由于設(shè)計經(jīng)驗的缺乏，導(dǎo)致計算過程耗費過多時間。此外，由于其他相關(guān)方面知識和經(jīng)驗的不足，使得在設(shè)備安裝，原料產(chǎn)品的運輸，環(huán)境保護等方面考慮不周。在設(shè)計過程中，在吳老師的指導(dǎo)、同班同學(xué)及化工系教研室老師幫助下，我順利完成了此次畢業(yè)設(shè)計。在此，對指導(dǎo)教師的辛苦勞動，我再次表示感謝！參考文獻[1] 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