【正文】 在對精餾塔進(jìn)行了塔體工藝尺寸計算、塔板數(shù)計算、精餾塔接管尺寸計算設(shè)計以后得到了如下結(jié)果：／h；精餾塔的板層數(shù)為32層，；溢流形式為單溢流，降液管形式為弓形；，；；，；；，浮法數(shù)為280個，﹪；。（3）按照固定的氣液比，, 氣相負(fù)荷下限所以： 接管計算 進(jìn)料管進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、Tf型進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管。以作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則: （438） 液相負(fù)荷下限線取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，依下列的計算式 （439）計算出的下限值，依此作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直直線。 （427） （428） （429） （430） （431） （432）將（427）（432）式代入（426）式得：因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑及等均為定值，而與又有如下關(guān)系，即： （433）式中閥孔數(shù)N與孔徑d0也為定值。（2）液體通過降液管的壓頭損失，因不設(shè)進(jìn)口堰，故可按下式計算，即（3）板上液層高度，取因此取，板間距，溢流堰高度[25]則：可見 ，符合防止淹塔的要求。（2）浮閥數(shù)目與排列塔的汽相平均密度：塔的汽相平均蒸汽流量：空塔平均氣速:取閥孔動能因子F0=12孔速：每層塔板上浮閥數(shù)目：取邊緣區(qū)寬度Wc=；破沫區(qū)寬度Ws=[24] 計算塔板上的鼓泡區(qū)面積： （422）其中則本設(shè)計研究的物系基本上沒有腐蝕性，可選用不銹鋼板，其孔直徑，浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一橫排的孔心距t=75mm，則可按下式估算排間距[24],即考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡面積，因此排間距不宜采用88mm,而應(yīng)小于此值，故取[24]。因塔徑D=，所以可選取單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。（2）確定各設(shè)計參數(shù)最大操作壓力，因一般精餾塔體都裝設(shè)安全閥，取設(shè)計壓力，設(shè)計溫度 ；℃時的許用應(yīng)力為 ；殼體采用雙面焊對接接頭局部無損檢測，焊接接頭系數(shù) ；查《化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》得[22]，鋼板厚度負(fù)偏差C1=，取腐蝕余量C2=；則厚度附加量mm（3）塔體厚度確定 塔體厚度： mm （417）對低合金鋼容器，其最小厚度 mm[22]；由于計算厚度，故不滿足剛度要求，因而設(shè)計厚度mm。（5）進(jìn)料板處板間距 考慮在進(jìn)口處安裝防沖設(shè)施，取進(jìn)料板處板間距HF=800mm（6）裙座塔底常用裙座支撐，本設(shè)計采用圓筒形裙座。則，考慮到需要安裝除沫器，所以選取塔頂空間為。本設(shè)計采用橢圓形封頭，由公稱直徑DN=1600mm，查得封頭曲面高度h1=400mm，直邊高度h2=25mm，封頭的厚度mm，內(nèi)表面積m2，容積m3[22]。 ℃時 =℃時 = ＝ （2）進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量 提餾段平均壓力： （2）操作溫度 甲醇和水的安托尼系數(shù)安托尼系數(shù)ABCMin～MaxHO10～168CH3OH16～91依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中甲醇、水的飽和蒸氣壓由安托尼方程計算。 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù) 操作壓力及溫度（1）操作壓力進(jìn)料板壓力： 根據(jù)芬斯克公式[15]得：塊 最小回流比因為是泡點進(jìn)料，所以q=1，Xq=XF=。塔頂上升蒸汽采用全冷器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送入儲罐。 帶入熱量進(jìn)熱項目粗甲醇軟水堿液回流液熱蒸汽成分二甲醚甲醇水異丁醇水堿+水甲醇水流量kg/h溫度℃65656565787860比熱kJ/kg℃焓kJ/kg熱量kJ/hQ蒸汽有：Q入＝Q粗甲醇＋Q軟水＋Q回流液＋Q蒸汽＝＋＋＋＋＋＋＋Q蒸汽＝＋Q蒸汽（2）帶出熱量 帶出的熱量出熱部分塔頂塔底熱損失成分二甲醚回流液甲醇水＋（堿液）以5%計液體比熱kJ/kg℃流量kg/h液體冷凝熱kJ/kg溫度℃64648282熱量kJ/h5%Q入那么：Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q預(yù)后甲醇＋Q損＝＋＋＋＋5%Q人＝＋5%Q入根據(jù)能量守恒：Q入＝Q出 (31)既：Q入＝＋5%Q入則：Q入＝Q出＝所以 Q蒸汽＝則需要蒸汽量為： 根據(jù)以上計算的結(jié)果列出預(yù)塔熱量平衡表: 預(yù)塔熱量平衡表帶入熱量kJ/h帶出熱量kJ/h塔側(cè)粗甲醇入熱塔頂二甲醚出熱塔頂加入冷凝殘液入熱塔頂回流甲醇蒸汽塔頂回流液入熱塔底預(yù)后粗甲醇加熱蒸汽熱損失總?cè)霟峥偝鰺崂鋮s水用量計算假設(shè)入口冷卻水的溫度為30℃，出口冷卻水的溫度40℃，則：Q入＝Q甲醇＋Q甲醇蒸汽＝＋＝Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q損失＝＋＋＝Q傳＝Q入－Q出＝－＝又因為:Q傳＝G1水（40－30）＝所以得到 G1水＝ 主塔的熱量衡算設(shè)計的操作條件為：塔頂溫度65℃，塔釜溫度105℃，進(jìn)料溫度70℃，回流液溫度為40℃，冷卻水進(jìn)口溫度30℃，出口溫度40℃。 預(yù)塔物料衡算（1）進(jìn)料 粗甲醇入料量為： 其中：二甲醚： % 甲 醇： % 水： % 異丁醇： % 堿液：為了防止工藝管路和設(shè)備的腐蝕，先以5%的氫氧化鈉溶液和粗甲醇中的酸性物質(zhì)反應(yīng)，使其呈弱堿性，[13]。主塔底的組分主要為水，經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制40～60%的液位后進(jìn)入殘液水冷器，冷卻到溫度≤40℃。再經(jīng)自調(diào)閥控制一定的預(yù)塔底液位后進(jìn)入主塔，主塔下設(shè)主塔再沸器，用低壓蒸汽加熱釜液溫度為105℃，為主塔精餾提供必需的熱量，塔頂?shù)臍庀噙M(jìn)入主塔冷凝器冷凝成50℃的液體，進(jìn)入主回流槽內(nèi)，為主塔頂提供必需的傳質(zhì)、傳熱介質(zhì)。直接蒸汽加熱的優(yōu)點是，可利用壓強(qiáng)較低的加熱蒸汽，并省掉間接加熱設(shè)備，以節(jié)省操作費用和設(shè)備費用。這樣，塔內(nèi)精餾段和提留段上升的氣體量變化較小，可采用相同的塔徑，便于設(shè)計和制造。所以為了有效降低設(shè)備造價和操作費用對這類溶液可采用常壓蒸餾。減壓操作降低了平衡溫度，這樣可以使用較低位的加熱劑。對于沸點低，常壓下為氣態(tài)的物料必須在加壓條件下進(jìn)行操作。三類浮閥中，F(xiàn)1型浮閥最簡單，該類型浮閥已被廣泛使用。近幾十年來，人們對浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗越來越豐富，積累的設(shè)計數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計浮閥塔比較合適[10]。 （4）氣體壓降及液面落差小，因氣液流過浮閥塔板時阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。又因氣體在閥片下測水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時間，故收到很好的傳質(zhì)效果。浮閥塔是二十世紀(jì)五十年代初開發(fā)的一種新塔型。（2）處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。而浮閥塔具有很多優(yōu)點，且加工方便，故有關(guān)浮閥塔的研究開發(fā)遠(yuǎn)較其他形式的塔板廣泛，是目前新型塔板研開發(fā)的主要方向。（8）對熱敏性物系宜采用填料塔，因為填料塔內(nèi)的滯液量比板式塔少，物料在塔內(nèi)的停留時間相對短。（5）板式塔的設(shè)計比較準(zhǔn)確可靠。（2）填料塔不宜處理含固體懸浮物的物料，而某些類型的板式塔（如大孔徑穿流板塔）可以有效地處理這種物系。精餾的主要設(shè)備是精餾塔，精餾塔設(shè)備一般分為板式塔和填料塔。雖然消耗高于三塔精餾工藝，但在年產(chǎn)5萬噸生產(chǎn)規(guī)模以下時其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較占優(yōu)勢，其節(jié)能降耗途徑可以采用高效填料來達(dá)到降低蒸汽消耗的目的。三塔精餾與雙塔精餾的區(qū)別在于三塔精餾采用了兩個主精餾塔，一個加壓操作，一個常壓操作，利用加壓塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為常壓塔的加熱源，既節(jié)約了蒸汽，也節(jié)約了冷卻用水。 甲醇精餾工藝流程的選擇目前，總體來說甲醇精餾的工藝大體可分為雙塔工藝流程和三塔工藝流程。第2章 工藝流程 甲醇精餾工藝的概況 精餾原理精餾是根據(jù)在相同溫度下，同一液體混合物中不同組分的揮發(fā)度不同，經(jīng)多次部分氣化和多次部分冷凝最后得到較純的組分，實現(xiàn)混合物分離的操作過程。我國政府已充分認(rèn)識到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。 甲醇的發(fā)展方向以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工產(chǎn)業(yè)：從甲醇出發(fā)生產(chǎn)煤基化學(xué)品是未來C1化工發(fā)展的重要方向。 甲醇市場狀況自2002年初以來，我國甲醇市場受下游需求強(qiáng)力拉動，以及生產(chǎn)成本的提高，甲醇價格一直呈現(xiàn)一種穩(wěn)步上揚走勢。南京國昌化工科技有限公司研發(fā)的GC型軸徑向低壓甲醇合成塔技術(shù)，通過了中國石油和化學(xué)工