【正文】 精餾段： G? =， L? =， ? =， a =250 32/mm ，L? = smPa? ， L = kg/h， G = kg/h， A = 代入式中求解得 ?fu 空塔氣速 ?? fuu = m/s 體積流量 ?SV ????? uVD S? 圓整后： ?D 3000mm，空塔氣速 ?u 提餾段： G? =， L? = kg/ m3， ? =， a =250 32/mm ，L? = smPa? ， L =， G = kg/h。 與散裝填料相比，規(guī)整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對(duì)稱(chēng)性，當(dāng)與散裝填料有相同的比表面積時(shí)，填料空隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。目前，填料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個(gè)方面進(jìn)行。33 VS VV ?進(jìn)料： ???? VS VV ? 精餾段： ????? 2 21 SSS VVV 提餾段： ????? 2 3239。339。339。39。3 LML =塔底質(zhì)量流量： W==表 212 塔底部數(shù)據(jù)結(jié)果表 符號(hào) kmolkgM/ 3/mkgV? 3/mkgL? smPaL?? ? ? ? ?hk m o lhkg W //// 摩爾質(zhì)量 流量 數(shù)值 ? ? ?????? FF xMxMM 121 +()= kg/kmol 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) ? ? ??? ??? ? kg/ m3 由于 Fx =? 1a =， 2a = ??? 22111 ??? aaL ?? cm3/g 所以 ?L? g/ cm3= kg/ m3 ?? 239。39。 圖 23 加壓塔求理論塔板數(shù)的圖解法 塔頂溫度下： ?AP = ?BP = ????BAD PP? 塔底溫度下： ?AP = ?BP = 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) ?? ??BAW PP? 全塔平均揮發(fā)度： ??? WDm ??? 因?yàn)樗自O(shè)有再沸器，所以精餾塔理論板數(shù)要比梯級(jí)數(shù)少 1，所以精餾塔理論板數(shù)為 11 塊，精餾段為 10 塊，提餾段為 1 塊。則 ???? 0 7 1 7rQW Bh 理論塔板數(shù)計(jì)算 由于本次設(shè)計(jì)時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡(jiǎn)捷法求得，應(yīng)用蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 圖解法。 因釜?dú)堃簬缀鯙樗势潇士砂醇兯M(jìn)行計(jì)算，即 ??? 39。故選用 32℃ 的冷卻水 ,選升溫 10℃ ，即冷卻水的出口溫度為 42℃ . 根據(jù)資料所提供的數(shù)據(jù)， Dt =℃ ， Wt =℃ 注：下標(biāo) 1 為甲醇，下標(biāo) 2 為水。 [7] 本設(shè)計(jì)建廠(chǎng)地區(qū)為永城。 ② 冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是 水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。缺點(diǎn)是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。由于飽和水蒸汽冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過(guò)改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。 表 24 物料衡算表 物料 流量（ kmol/h） 組成 物料 物流（ kmol/h） 進(jìn)料 F 甲醇 水 塔頂產(chǎn)品 D 甲醇 水 塔底殘液 W 甲醇 水 精餾段上升 蒸汽量 V 提餾段上升 蒸汽量 V’ 精餾段下降 液體量 L 提餾段下降 液體量 L’ 熱量衡算 ① 加熱介質(zhì)的選擇 常用的加熱劑有飽和水蒸汽和煙道氣。 代入數(shù)據(jù)得，甲醇的飽和蒸汽壓 ?AP = kpa. 回流比確定 由甲醇 水的平衡數(shù)據(jù)繪制 xy 圖 用作圖法求最小回流比 minR 由于進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，所以畫(huà) q 線(xiàn)與平衡線(xiàn)交點(diǎn)，用交點(diǎn)坐標(biāo) x,y 求最小回流比 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 圖 22 作圖法求最小回流比 ????BAPP? ? ??????? 8 205 81 33 5 81 339 94m i n qq qD xy yxR 操作回流比可取為最小回流比的 ～ 倍，所以取 ?? RR = 所以，回流比確定為 ?R ??? DRL =???? FqLL39。 代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓 ?BP =。摩爾分率單位： % 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 進(jìn)料的摩爾流量 MwF s?=甲醇的摩爾分率 Fx =（（ 87） /32） /= D=根據(jù)物料衡算方程 WDF ?? WDF xWxDxF ????? 計(jì)算出 = Dx + Dx? = 進(jìn)料溫度 Ft （ 1000kPa） ?Ft ℃ ，取泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1 塔頂溫度為 ?Dt ℃ 在 ?Ft ℃ 溫度下，根據(jù)安托因公式計(jì)算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：水的安托因常數(shù)為 A=， B=， C=。 全塔高度 =塔頂空間 +塔內(nèi)液體分布器高度 +塔底空間 +裙座高度 +填料層高度 H=+++7+= 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)選取塔徑為 2800mm。 h 的最小尺寸是由釜液出口管尺寸決定， H 則應(yīng)按工藝條件確定。座圈焊固在基礎(chǔ)環(huán)上，基礎(chǔ)環(huán)的作用，一是將載荷傳給基礎(chǔ)，二是在它的上面焊制地腳螺栓座，地腳螺栓座是由兩塊筋板、一塊壓板和一塊墊板組成，地腳螺栓正是通過(guò)地腳螺栓座將裙座牢牢地固定在基礎(chǔ)上。 裙式支座是由座圈、基礎(chǔ)環(huán)和地腳螺栓座組成。對(duì)于填料塔而言，塔底空間是指最后一層填料底線(xiàn)到塔底切線(xiàn)的距離。 因填料分三段，則需兩組液體分布器，確定液體分布器在塔內(nèi)高度為 ，第二組高度為 ，其高度為 +=。本設(shè)計(jì)取塔頂空間為 。對(duì)于填料塔而言，塔頂空間即為第一層填料上線(xiàn)到塔頂切線(xiàn)的距離。 全塔高度和塔徑的確定 精餾段填料選擇為 TJW2 型，精餾段填料高度為 3650mm，提餾段填料選擇為 TJH50 型，提餾段填料高度為 11200mm，全塔填料高度為 14850mm，即 。摩爾分率單位： %，由于輕餾分的平均分子沒(méi)法確定，因此通過(guò)對(duì)其它組分的摩爾分率計(jì)算推出輕餾分的摩爾分率。 [8] 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 計(jì)算參數(shù) 表 21 加壓下甲 醇 水平衡數(shù)據(jù)表 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) 134 129 135 140 145 130 148 150 155 158 131 160 165 168 132 170 172 133 表 22 甲醇的汽化熱 溫度， ℃ 汽化熱，kJ/kg 溫度， ℃ 汽化熱，kJ/kg 溫度， ℃ 汽化熱，kJ/kg 0 80 160 20 100 180 40 120 200 60 140 220 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 表 23 常壓下甲醇 水平衡數(shù)據(jù)表 溫 度 t 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫 度 t 液相 中甲醇 氣相中甲醇 ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) ℃ 的摩爾分?jǐn)?shù) 的摩爾分?jǐn)?shù) 100 物料衡算 預(yù)精餾塔的目的是首先對(duì)從合成塔過(guò)來(lái)的粗甲醇進(jìn)行初步精餾，主要目的是除去其中的輕餾分，將甲醇作為重組分留在塔底以作為后續(xù)塔的進(jìn)料，通過(guò)后面的加壓塔、常壓塔和回收塔對(duì)甲醇精餾得到精甲醇，因此預(yù)精餾塔的主要產(chǎn)品是輕餾分，所以此塔的物料衡算應(yīng)取輕餾分的量進(jìn)行計(jì)算。塔中部回收處含有微量甲醇的雜醇，經(jīng)雜醇油冷卻器冷卻后排入雜醇槽后期再做回收精餾。 常壓精餾塔精餾的熱量來(lái)自于進(jìn)入常壓精餾塔再沸器 E106 的加壓精餾塔頂甲醇蒸汽的冷凝熱。 常壓精餾塔塔底釜液經(jīng) 常壓精餾塔再沸器 E106 加熱后一部分氣體 進(jìn)入加壓精餾塔塔頂繼續(xù)精餾。 出 加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。 為了防止粗甲醇中的酸性物質(zhì)對(duì)管道和設(shè)備造成腐蝕，向粗甲醇中加入少量 5%左右的 NaOH 溶液，將粗甲醇的 PH 值控制在 ~8 左右。 預(yù)精餾塔 T101 頂部出來(lái)的氣相，首先進(jìn)入預(yù)精餾塔一級(jí)冷凝器 E102的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 ℃ ,冷卻下來(lái)的液體進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽 V101 中；回流槽 V101 中的甲醇溶液，經(jīng)預(yù)精餾塔回流泵送入預(yù)精餾塔 T101 的頂部作回流液。在任何情況下，混合物的粘度都比純甲醇的粘度大，見(jiàn)表 17 所示。 1. 密度 甲醇水溶液的密度，隨著溫度的降低而增加；在相同的溫度下，幾乎是隨著甲醇濃度的增加而均衡的減小，如表 16 所示。 甲醇的沸點(diǎn)和蒸汽壓 甲醇的沸點(diǎn)隨壓力變化如表 15 所示。它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物質(zhì)，因此，只有用特殊的方法才能制的完全無(wú)水的甲醇。℃ ） (25℃ 氣體 ) 粘 度 Pa 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 表 13 甲醇的一般性質(zhì) 性 質(zhì) 數(shù) 據(jù) 密 度 (0℃ ) 相對(duì)密度 沸 點(diǎn) ～ ℃ 熔 點(diǎn) ― ℃ 閃 點(diǎn) 16℃ (開(kāi)口容器 )， 12℃ （閉口容器） 自 燃 點(diǎn) 473℃ （空氣中）， 461℃ （氧氣中） 臨界溫度 240℃ 臨界壓力 105Pa() 臨界體積 蒸 汽 壓 104Pa()(20℃ ) 熱 容 ～ (g常溫常壓下，純甲醇是無(wú)色透明的、易流動(dòng)、易揮發(fā)的可燃液體，具有與乙醇相似的 氣味。因此生產(chǎn)上常用測(cè)量和控制靈敏板的溫度來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量。可見(jiàn)對(duì)高純度分離時(shí)，一般不能用測(cè)量塔頂溫度來(lái)控制塔頂組成。但對(duì)高純度分離時(shí)，在塔頂（或塔底）相當(dāng)一段高度內(nèi)，溫度變化極小。 在一定的壓強(qiáng)下，混合物的泡點(diǎn)和露點(diǎn)都取決于混合物