【正文】 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 （ 2） 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動(dòng)能因數(shù) Fo=9， 浮閥標(biāo)準(zhǔn)孔徑 do=39mm。 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 （ 1） 溢流裝置 ① 堰長(zhǎng) lW 取堰長(zhǎng) lW=， 即 lW==(m)。 將其代入公式 0 . 2 0 . 2m a x 5 5 . 9 7 9 1 5 . 1 7 1 . 6 9( ) 0 . 0 3 0 1 ( ) 0 . 8 5 9 7 ( m /s )2 0 2 0 1 . 6 9LVsb VkC ???? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則 u′= max?? 安全系數(shù) ==(m/s) 塔徑： 4 4 1 . 8 6 7 1 . 9 8 ( m )u 0 . 6 0 1 8SVD ?? ?? ? ? ??? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 D′=。 則塔截面積： 2 2 21 .6 2 .0 1 0 6 ( m )44TAD??? ? ? ? 空塔氣速： 1 . 4 9 3u 0 . 7 4 2 6 ( m /s )2 . 0 1 0 6STVA? ? ? （ 3）提餾段 塔徑 計(jì)算： 0 . 5 0 . 5L 0 . 0 5 0 9 8 9 1 5 . 1 7( ) 0 . 6 3 6 41 . 8 6 4 1 . 6 9LSVVV ???? ? ? ?（ ） 取板間距 HT′=， hL=。浮閥塔塔板上孔的總面積 A 與塔的有效面積之比大于 。s L i ix???? （ 式 2. 24） 0 .0 3 1 8 0 .0 6 9 0 .0 0 6 7 0 .2 3 4 0 .9 6 1 5 0 .2 9 2 1 0 .2 8 5 ( m Pa s)L i ix??? ? ? ? ? ? ? ?? 0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 .4 9 ( ) 0 .4 9 ( 2 9 .2 0 6 0 .2 8 5 ) 0 .2 9 2TLE ?? ??? ? ? ? ? ② 塔內(nèi)實(shí)際板數(shù) ： 7 .7 6 2 6 .5 80 .2 9 2TTNNp E? ? ? 取實(shí)際板層數(shù)為 27 塊 （ 不包括再沸器 ） 。 （ 六 ） 實(shí)際 板數(shù)的確定 ① 板效率 0. 24 9( )TLE ?? ?? （ 式 2. 23） 查《化學(xué)化工物性 數(shù)據(jù)手冊(cè)》 得表 、表 : 表 二甲醚和甲醇黏度數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/mPa 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （ 一 ） 塔壓： 1520mmHg。 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 (二 )塔頂露點(diǎn)溫度 計(jì)算 操作壓力： P 總 =1520mmHg。 （ 清晰分割 ） 以 DME 為輕關(guān)鍵組分， CH3OH 為重關(guān)鍵組分， H2O 為 非輕 非重關(guān)鍵組分。 （ 二 ） 進(jìn)料組成： nDME ； nCH3OH ； nH2O 。 本設(shè)計(jì)與其他分離相同純度產(chǎn)品工藝的優(yōu)點(diǎn)在于溫度屬于梯度降低， 從閃蒸塔出來(lái)的溫度正好為精餾塔的進(jìn)料溫度。該工藝由于閃蒸罐分離效率低，寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 部分二氧化碳進(jìn)入后面的二甲醚精餾塔，使二甲醚產(chǎn)品的純度難以提高 ， 另外該分離工藝吸收壓力較低（ 2MPa），導(dǎo)致吸收效率低，吸收劑循環(huán)量大，能耗高 ， 吸收溫度較低（ 20℃ ~35℃ ），冷水需求量大，尤其在夏季很難滿足需要 。含不凝氣體 CO、 H CO少量惰性氣體 CH N2及未冷凝的二甲醚氣體經(jīng)減壓至 ~，進(jìn)入吸收塔下部，在 ，20℃ ~35℃ 下用軟水吸收，吸收尾氣經(jīng)變壓吸附回收有用成分 CO、 H2后返回二甲醚合成單元作原料。 該工藝分離對(duì)二甲醚、甲醇和水相互作用未加考慮，流程布置欠合理，實(shí)際分離操作寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 時(shí)難以實(shí)現(xiàn)。合成氣在反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)后，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)換熱器與原料氣合成氣換熱，在氣液分離器分離出液體（主要為生成水） ，在吸收塔脫除甲醇，反應(yīng)尾氣中的產(chǎn)物二甲醚在萃取塔內(nèi)的溫度 30℃ 左右（室溫）、壓力高于 的條件下被溶液萃取下來(lái)，未反應(yīng)的原料合成氣經(jīng)壓縮機(jī)增壓與新鮮合成氣混合后再進(jìn)入反應(yīng)器，被萃取的二甲醚隨溶劑進(jìn)入解吸塔進(jìn)行解吸并提濃，脫除二甲醚的溶劑冷卻后經(jīng)泵打回萃取塔循環(huán)利用。特征之二是在高壓閃蒸塔之后串聯(lián)了一個(gè)甲醇脫水反應(yīng)器，進(jìn)一步將甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚，采用這種方案的適宜條件是高壓閃蒸塔排出的液相中甲醇含量較高，否則選擇采用部分物料去甲醇脫水反應(yīng)器脫水，部分物料返回二甲醚反應(yīng)器或全部直接返回二甲醚反應(yīng)器的方案。合成氣在二甲醚反應(yīng)器中反應(yīng) ，反應(yīng)產(chǎn)物被冷凝至 7℃ ~18℃ 后進(jìn)入高壓閃蒸塔，在 ~進(jìn)行閃蒸。來(lái)自氣液分離罐的氣體進(jìn)入吸收塔，以系統(tǒng)產(chǎn)生的甲醇作為吸收劑，廢氣從吸收塔頂排出，吸收液從塔底排出，其中部分進(jìn)入甲醇脫水反應(yīng)器，反應(yīng)后的產(chǎn)物與另一部分從吸收塔底排出的吸收液及從二甲醚精餾塔頂出來(lái)的甲醇、二甲醚混合，得到純度為 %的燃料級(jí)二甲醚產(chǎn)品。 二甲醚沸點(diǎn)低導(dǎo)致吸收效率低，吸收劑循環(huán)量大，在吸收塔頂部二甲醚易被不凝氣帶走，損失較大且副產(chǎn)物 CO2回收率較低；二甲醚部分溶于甲醇和水的液相中，該流程未加考慮 。 圖 NKK 提出的二甲醚分離流程 圖 為日本鋼管株式會(huì)社（ NKK）提出的二甲醚分離工藝流程 [7]。 合成氣一步法制二甲醚的合成反應(yīng)中，由于原料不同，合成反應(yīng)后的氣體與兩步法制二甲醚的氣體成分有較大差別。作為偶聯(lián)劑 ， 二甲醚可用于合成有機(jī)硅化合物、制作高純度氮化鋁二氧化鋁二氧化硅陶瓷涂料。目前在國(guó)外 ， 二甲醚在民用氣溶膠制品中已是必不可少的 氟 氯 烴替代物。具有 高效率和低污染 優(yōu)點(diǎn) ， 可實(shí)現(xiàn)無(wú)煙燃燒 [3]?？傊?， 二甲醚在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用等方面比 LPG 更安全。二甲醚在常溫常壓下為無(wú)色氣體 ， 在一定壓力下為液 體 ， 其液化氣與 LPG 性能相似 ， 貯存于液化氣鋼瓶中的壓力 ， 小于LPG 壓力 （ ） 。mol1 臨界溫度 /℃ 生成自由能 /kJmol1 1455 閃點(diǎn) /℃ 生成熱 /kJ濃度到 %（體積）時(shí)， 21 分鐘后產(chǎn)生視覺(jué)障礙， 30 分鐘后輕度麻醉，血液流向頭部，濃度為 14%（體積）時(shí)，只需 23 分鐘 即 麻醉，經(jīng) 26 分鐘失去知覺(jué)，皮膚接觸甲醚時(shí)易凍傷。 二甲醚 比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引著回燃。二甲醚 在常溫下是一種無(wú)色氣體，具有輕微的醚香味。 Separation 寧夏理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目錄 摘 要 .............................................................................................................................................. I 關(guān)鍵詞 .............................................................................................................................................. I Abstract ...........................................................................................................................................II 1 緒論 ...................................................................................................................................... 1 概述 .................................................................................................................................. 1 設(shè)計(jì)依據(jù) .................................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)規(guī)模及設(shè)計(jì)要求 ................................................................................................ 1 產(chǎn)品規(guī)格、性質(zhì)及用途 ............................................................................................ 1 技術(shù)來(lái)源 .................................................................................................................... 3 技術(shù)選用 ........................................................................................................................... 8 合成氣一步法二甲醚分離工藝 ................................................................................ 8 2 精餾塔的工藝計(jì)算 .............................................................................................................. 9 精餾塔的物料衡算 ........................................................................................................... 9 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) .................................................................................................................... 9 物料衡算（清晰分割） ............................................................................................ 9 精餾塔工藝計(jì)算 ............................................................................................................. 10 操作條件的確定 ...................................................................................................... 10 精餾塔設(shè)備計(jì)算 ............................................................................................................. 13 基礎(chǔ)數(shù) 據(jù) .................................................................................................................. 13 塔板數(shù)的確定 .......................................................................................................... 17 精餾塔主要尺寸計(jì)算 .............................................................................................. 20 塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 23 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 ..................................................................................