【正文】 2+()=??????FFLx11? smPa?進(jìn)料質(zhì)量流量：F= 42823kg/h表 213 進(jìn)料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號 kmolgM/3/kgV?3/mkgLsPaL?????hkolgF//摩 爾質(zhì) 量 流 量數(shù)值 kg/ m3????? ???? kg/h1897..2LFDL?smPa?中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 。V精餾段： =?LM提餾段： =39。3VM=?39。 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算表 25 水在不同溫度下的密度溫度/℃ 60 70 80 90 100 110密度/(g/ cm 3) 表 26 甲醇在不同溫度下的密度溫度/℃ 10 20 30 40 50 60中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁密度/(g/ cm 3) 表 27 水在不同溫度下的黏度溫度/℃ 80 90 100 110 120 130黏度/ smPa? 表 28 甲醇在不同溫度下的黏度溫度/℃ 10 15 20 黏度/ s? 用內(nèi)插法可以計(jì)算出水和甲醇在塔頂、塔底和進(jìn)料溫度下的密度和黏度舉例： g/ cm3?????水水 ??. ??. smPa?表 29 水和甲醇在不同溫度下的密度溫度/℃ ?Dt ?Wt ?Ft水密度/(g/ cm 3) 甲醇密度/(g/ cm 3) 表 210 水和甲醇在不同溫度下的黏度溫度/℃ ?Dt ?Wt ?Ft水黏度/( )smPa? 甲醇黏度/( ) +（）=????????DDxMx121==?L1 =， =?Dx?1a2 ?21?L ??.所以 g/ cm3= kg/ m3? kg/ m3??????中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁+（）??????DDLx121?= smPa?塔頂出料口質(zhì)量流量：D== kg/h表 211 塔頂部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號 kmolgM/3/kgV?3/mkgLsPaL?????hkmolgD//摩 爾質(zhì) 量 流 量數(shù)值 +()=????????WWxMx121 kg/ m3???由于 = =， =?1a ??21?L ?.所以 g/ cm3=+（）??????WLxx21?= sPa?=?39。精餾段操作線方程為 1??RxyD截距 ?連接（ ， ） ， （0， ）與 q 線交于 d 點(diǎn)，連接（ ， ）與 d 點(diǎn)，得到提餾段xD Wx操作線、然后，由平衡線與操作線可得精餾塔理論板數(shù)，但由于 極小，利用作圖法畫出理論板數(shù)，如圖所示，梯級數(shù)為 12 塊。BLWVrI則 =107 kJ/h?BQ加熱蒸汽消耗量為 ??12tcQpC??由附錄查得 P 為 700kpa 時(shí)水的汽化熱為 kJ/kg。冷凝器的熱負(fù)荷 ??LDVCIQ?? 其中 塔頂上升蒸汽的焓VDI 塔頂餾出液的焓L對于全凝器作熱量衡算（忽略熱量損失）中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁因塔頂餾出液幾乎為純甲醇，故其焓可近似按純甲醇進(jìn)行計(jì)算，則全凝器的熱負(fù)荷為（塔頂溫度為 ℃下，甲醇的汽化熱為 ）=107 kJ/h?CQ℃下，水的比熱容為?Dt ??CkgJpc??/ kg/h????12tWpcCC ???在 =℃ 下，甲醇的汽化熱為 ，水的汽化熱為 kJ/kgt選用 （700kpa，180℃）低壓蒸汽為加熱介質(zhì)再沸器的熱負(fù)荷為 ??LWVBIQ??39。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗疲鋮s水一般為10～35℃.如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。本設(shè)計(jì)選用 （溫度為 180℃）的低壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá) 100～1000℃，適用于高溫加熱。飽和水蒸汽是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。39。?B甲醇的安托因常數(shù)為 A=，B=，C= CTBAP????ln式中 飽和蒸汽壓， mmHg；?P T物系溫度，K。 CtBAP????lg式中 飽和蒸汽壓， KPa；?P t物系溫度，℃。 加壓精餾塔工藝計(jì)算 [3] 物料衡算已知： =進(jìn)料流量 F= =還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計(jì)。圖 21 塔底裙座結(jié)構(gòu)圖中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁本設(shè)計(jì)中采用圓柱型裙座，裙座高度選取 。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度，今以圓柱型裙座為例，可知裙座高度是由塔底封頭切線到出料管中心線的高度 h 和出料管中心線至基礎(chǔ)環(huán)的高度 H 兩部分組成。座圈上開有人孔、引出管孔、排氣孔和排污孔。本設(shè)計(jì)取塔底空間為 。塔底空間是指塔底第一塊板到塔底切線的距離。本設(shè)計(jì)選用的是槽式液體分布器和槽盤式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問題，壓降小、負(fù)荷彈性大。為了減少塔頂出口氣體中攜帶液體量，塔頂空間一般取～，以利于氣體中的液滴自由沉降。塔頂空間是塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線距離。進(jìn)料的摩爾流量 =67925/=?甲醇的摩爾分率 （（9567925/100）/32）/=水的摩爾分率 （（67925/100）/18）/=則 ==根據(jù)工藝流程圖，確定塔頂產(chǎn)品的摩爾流量和塔頂產(chǎn)品組成D=2360/=根據(jù)物料衡算方程 W=??? F???計(jì)算出 =+ =?由于輕餾分是多種物質(zhì)的混合物，因此無法得到其物性參數(shù)以及輕餾分與重組分甲醇的平衡數(shù)據(jù)，所以無法計(jì)算對預(yù)精餾塔進(jìn)行物料衡算和能量衡算，以及填料層高度，塔徑的計(jì)算，但預(yù)精餾塔屬于本設(shè)計(jì)第一個(gè)塔設(shè)備，也是關(guān)鍵設(shè)備之一，所以對預(yù)精餾塔的設(shè)備參數(shù)選取實(shí)際現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，這里給予說明。已知：進(jìn)料的 =進(jìn)料流量 F= =67925kg/h，甲醇的質(zhì)量分率 =95%，水的質(zhì)量分率 =%，輕餾swtWtW分的質(zhì)量分率 =%，另有雜醇和乙醇的量較少，這里忽略不計(jì)?；厥站s塔底出來的釜液，含有微量的甲醇和有機(jī)物，經(jīng)廢水冷卻器 E15512 中的循環(huán)冷卻水冷卻到 60℃左右后，送出界區(qū)去污水生化處理裝置。低壓蒸汽進(jìn)入回收精餾塔再沸器 E15516 的殼程，加熱管程介質(zhì)后為回收精餾塔精餾提供熱量。常壓精餾塔精餾的熱量來自于進(jìn)入常壓精餾塔再沸器 E15507 的加壓精餾塔頂甲醇蒸汽的冷凝熱。低壓蒸汽進(jìn)入加壓精餾塔再沸器 E15511，為加壓精餾塔精餾提供熱量，被冷凝后的低壓蒸汽冷凝液，去 E15501 繼續(xù)作加熱介質(zhì)用。 加壓精餾系統(tǒng)預(yù)精餾塔出來的預(yù)后甲醇，經(jīng)加壓精餾塔給料泵加壓后，進(jìn)入加壓精餾塔進(jìn)料/釜液換熱器 E15513 的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點(diǎn)后，進(jìn)入加壓精餾塔 C15502 的下部，塔頂出來的甲醇蒸汽進(jìn)入冷凝器/再沸器 E15507 的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進(jìn)入加壓精中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁餾塔回流槽 T15502，回流槽中出來的冷凝液甲醇，部分經(jīng)加壓精餾塔回流泵加壓后進(jìn)入加壓精餾塔頂作回流液，其余的甲醇液進(jìn)入加壓精餾塔精甲醇冷卻器 E15502 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃后，去中間罐區(qū)的精甲醇計(jì)量罐（或粗甲醇儲罐） 。低壓蒸汽和加壓精餾塔來的低壓蒸汽冷凝液，分別進(jìn)入預(yù)精餾塔 C15501 的再沸器E15510 和 E15514，對管程的介質(zhì)進(jìn)行加熱來為預(yù)精餾塔精餾提供熱量，然后蒸汽冷凝液去 E15501 加熱粗甲醇?；亓鞑?T15501 中的甲醇溶液，經(jīng)預(yù)精餾塔回流泵送入預(yù)精餾塔 C15501 的頂部作回流液。表 17 甲醇水溶液的粘度中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁甲 醇 濃 度， %10 20 30 40 50 60 70 80 90 100溫度℃ 粘 度， 105P10 4580 5700 6150 6120 5330 4300 3200 2200 1680 11500 2600 3170 3400 3460 3180 2630 2150 1730 1310 90010 1617 1963 2180 2340 2491 2140 1980 1476 1061 68615 1446 1762 1959 2058 2073 1949 1689 1307 965 63820 1253 1516 1680 1770 1798 1681 1513 1192 874 59125 1098 1316 1444 1502 1572 1461 1339 1081 805 55330 982 1145 1257 1329 1363 1269 1184 964 726 51535 875 1009 1111 1157 1198 1154 1058 872 673 48340 792 902 989 1003 1045 997 946 784 620 45163 504 508 586 611 636 594 568 526 424 sPa?? 甲醇精餾工藝流程說明 預(yù)精餾系統(tǒng)來自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃、） ，首先進(jìn)入粗甲醇預(yù)熱器 E15501 的管程，被殼程的低壓蒸汽冷凝液加熱到 70℃左右，然后進(jìn)入預(yù)精餾塔 C15501 的上部。表 16 甲醇水溶液的密度與甲醇濃度和溫度的關(guān)系CH3OH 濃度 密 度， g/ cm3% 30℃ 0℃ 20℃ 30℃ 40℃ 60℃10 ― 20 ― 30 ― 40 50 60 70 80 90 2. 粘度甲醇水溶液的粘度與組成有關(guān)，在所有研究過的溫度下，當(dāng)甲醇含量約 50 時(shí)均有一最大值。表 15 甲醇的沸點(diǎn)壓力mmHg溫度℃壓力mmHg溫度℃壓力at溫度℃壓力at溫度℃中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁1102010020040025108430405040 760 20 60 ,??? 甲醇水系統(tǒng)的性質(zhì)甲醇和水可以以任意比混合，混合后的甲醇水系統(tǒng)的性質(zhì)，是研究甲醇性質(zhì)的一個(gè)重要組成部分。同樣，也難以從甲醇中清除有機(jī)雜質(zhì)，產(chǎn)品甲醇總含有有機(jī)雜質(zhì)約 %以下。s()(20℃)甲醇的密度，粘度和表面張力隨溫度改變?nèi)缦拢罕?14 甲醇的密度、粘度和表面張力隨溫度變化表溫度，℃ 0 10 20 30 40 50 60密度 g/ cm3 粘度， 表面張力， ，sac???410Ndyn510??甲醇可以和水以及許多有機(jī)液體如乙醇、乙醚等以任意比混合，但不能與脂肪族烴類相混合。℃)(20 ～25℃ 液體)，45J（mol其一般性質(zhì)看表 13。 甲醇的主要技術(shù)規(guī)格 [1] 甲醇的一般性質(zhì) 甲醇的分子式為 CH3OH，其分子量為 。分析塔內(nèi)沿塔高的溫度分布可以看到，在精餾段或提餾段的某塔板上溫度變化最顯著，也就是說，這些塔板的溫度對于外界因素的干擾反映最為靈敏，通常將它稱之為靈敏板。因此當(dāng)塔頂（或塔底）溫度發(fā)現(xiàn)有可覺察的變化時(shí)，產(chǎn)品的組成可能已明顯改變，再設(shè)法調(diào)節(jié)就很難了。對于餾出液和釜?dú)堃阂灿袑?yīng)的露點(diǎn)和泡點(diǎn)，通?？捎盟敎囟确从仇s出液組成，用塔底溫度反映釜?dú)堃航M成。生產(chǎn)中某一個(gè)因素的干擾（如傳熱量、 等發(fā)生變動）將影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此應(yīng)及時(shí)予以調(diào)節(jié)控制。對特定的精餾塔，若 減小，則使 和 均減小；欲保持 不變，則應(yīng)增大回流FxDxWDx比。一般精餾塔設(shè)幾個(gè)進(jìn)料Fx位置，以適應(yīng)生產(chǎn)中進(jìn)料狀況的變化，保證在精餾塔的適宜位置下進(jìn)料。由于不同進(jìn)料熱狀況的影響，使從進(jìn)料板上升蒸汽量及下降液體量發(fā)生變化，也即上升到精餾段的蒸汽量及下降到提餾段的液體量發(fā)生了變化。回流比變化時(shí)，再沸器和冷凝器的傳熱量也應(yīng)相應(yīng)發(fā)生變化。反之，當(dāng)回流比減小時(shí)， 減小而 增大，使分離效果變差。同時(shí)回流比增大，提餾段操作線斜率 變39?；亓鞅仁怯绊懢s塔分離效果的主要因素，生產(chǎn)中經(jīng)常用改變回流比來調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)全塔物料衡算可知，對于一定的原料液流量 F，只要確定了分離程度 和 ,餾出液流量 D 和釜?dú)堃毫髁緿xWW 也就被確定了。經(jīng)過在精餾塔內(nèi)反復(fù)多次連續(xù)地進(jìn)行這種熱質(zhì)傳遞，最終實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵輕組分在塔頂高濃度集聚、重組分在塔底高濃度集聚的分離過程。如此不斷汽化、冷凝操作，最后使混合液中的組分幾乎以純組分被分離開來。 精餾是多次簡單蒸餾的組合。i對于在一定溫度下，由 A 和 B 兩種物質(zhì)組成的雙組分理想溶液的平衡系統(tǒng)，可以通過上