【正文】 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)， =℃， =℃DtWt注：下標 1 為甲醇，下標 2 為水。 本設計建廠地區(qū)為永城。②冷卻劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣，應因地制宜加以選用。缺點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的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽的壓力準確地控制加熱溫度。表 215 物料衡算表物料 流量（kmol/h） 組成 物料 物流（kmol/h ）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 提餾段下降進料 F 甲醇 水 塔頂產(chǎn)品 D 甲醇 水 塔底殘液 W 甲醇 水 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。?BP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由于進料為泡點進料 q=1，所以畫 q 線與平衡線交點，用交點坐標 x,y 求最小回流比圖 25 作圖法求最小回流比 ??BAP? ???.操作回流比可取為最小回流比的 ～ 倍，所以取=?所以，回流比確定為 =??DRL+1=?Fq39。摩爾分率單位：tW%進料的摩爾流量 =?甲醇的摩爾分率 =（（78）/）/= D=根據(jù)物料衡算方程 D?? Fxx???計算出 = + =?進料溫度 （400kPa） ℃，取泡點進料 q=1Ft?Ft在塔頂壓力 110kpa 下，甲醇的安托因常數(shù)為A=，B=，C= CtBAP???lg根據(jù)安托因公式計算的甲醇蒸汽的溫度為 ℃，因為塔頂幾乎為甲醇，所以此溫度近似等于塔頂溫度，選用資料提供的塔頂溫度為 ℃。圖 24 加壓塔底裙座結構圖本設計中采用圓柱型裙座，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。本設計取塔底空間為。(3)塔底空間塔底空間是指塔底第一塊板到塔底切線的距離。(2)塔內(nèi)液體分布器高度本設計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。(1)塔頂空間塔頂空間是塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線距離。槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合，應用范圍非常廣泛。一級槽通過槽底開孔將液體初分成若干流股，分別加入其下方的液體分布槽。本設計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、負荷彈性大。所以要求分布裝置要有與填料相匹配的分液密度和均勻的分布質(zhì)量。對于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置?！?=990+99=1089Pa提精 p??3 全塔填料層高度和壓降計算匯總表 1254參數(shù) 精餾段 提餾段 全塔壓降 （Pa/m）Zp/?300 300 總壓降 / Pa 990 99 1089填料層高度/m 4 填料的分段對于規(guī)整填料，填料層分段高度可按下式確定： h=(15~20)HETP式中 h填料分段高度， m HETP填料的等板高度， m亦可按下表推薦的分段高度值確定填料類型 分段高度250Y 板波紋填料 500Y 板波紋填料 500（BX）絲網(wǎng)波紋填料 700（CY）絲網(wǎng)波紋填料 填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料。Z 工藝計算得到的填料層高度， m。HETP??Zp/則提餾段填料層高度為 HETPN?=1=?提提餾段段總壓降 104???提提 p/=104MPa =99Pa 全塔高度的確定+=??提精 Z根據(jù)設計經(jīng)驗，填料層的設計高度一般為： ??39。uVDS?圓整后： 3200mm，空塔氣速 ? 填料層高度的計算 所選的規(guī)整的參數(shù)為型號 峰高 mm 比表面積 m2/m3 理論板數(shù) 1/m 空隙率 % 壓力降MPa/m250Y 12 250 97 104根據(jù)所選的填料的參數(shù)，選取 1m 填料高度等于 3 塊理論塔板，壓力降為 104MPa/m,即 =1/3=, 104MPa/m=300Pa/m。fu空塔氣速 =?體積流量 39。所選的規(guī)整的參數(shù)為型號 峰高 mm 比表面積 m2/m3 理論板數(shù) 1/m 空隙率 % 壓力降MPa/mCB250Y 12 250 ~3 97 104 塔徑設計的計算由氣速關聯(lián)式 ?????????????????????? LGLGf Aau????式中 干填料因子；2?a 液體粘度， ；L?smPa? 金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料為 ；A 液體、氣體質(zhì)量流速；G、 氣體、液體密度；L?、 重力加速度。本設計選用規(guī)整填料，規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排布、整齊堆砌的填料，規(guī)定了氣液流路，改善了溝流和壁流現(xiàn)象，壓降可以很小，同時還可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中可以達到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。 SSV表 214 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結果表精餾段 提餾段氣相密度 ??3/??mkgV? 液相密度 L 氣相摩爾流量 1/??hkol 氣相質(zhì)量流量 ?? 液相黏度/ smPa? 液相摩爾流量 1/?hkol 液相質(zhì)量流量 ??? 填料的選擇 填料是填料塔的核心構件，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。2L?smPa? 塔頂： ????塔底： 39。2V???39。2+()=??????FFLx11? smPa?進料質(zhì)量流量：F=表 213 進料數(shù)據(jù)結果表符號 kmolgM/3/gV?3/mkLsPaL?????hkolgF//摩 爾質(zhì) 量 流 量數(shù)值 kg/ m3????? ?????????smPa?? kg/ m3????39。V精餾段： =?LM提餾段： =39。3VM=?39。 精餾塔主要尺寸的設計計算表 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)插法可以計算出水和甲醇在塔頂、塔底和進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??????+（）????DDLx21?= smPa?塔頂出料口質(zhì)量流量：D== kg/h表 211 塔頂部數(shù)據(jù)結果表符號 kmolgM/3/gV?3/mkLsPaL?????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，連接（ ， ）與 d 點，xD Wx得到提餾段操作線、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??有附錄查得 P 為 700kpa 時水的汽化熱為 kJ/kg。冷凝其的熱負荷 ??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）因塔頂餾出液幾乎為純甲醇，故其焓可近似按純甲醇進行計算，則全凝器的熱負荷為（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t kJ/kg選用 （700kpa，180℃）低壓蒸汽為加熱介質(zhì)再沸器的熱負荷為 ??LWVBIQ??39。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃。受當?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般為 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。本設計選用 （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，不但成本會相應降低，塔結構也不復雜。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達 100～1000℃，適用于高溫加熱。飽和水蒸汽是一種應用最廣的加熱劑。39。?B甲醇的安托因常數(shù)為 A=，B=，C=????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，℃。 加壓精餾塔工藝計算 物料衡算已知： =進料流量 F= ==13% (乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計)。圖 21 塔底裙座結構圖本設計中采用圓柱型裙座，裙座高度選取 7m。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎環(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。本設計取塔底空間為。塔底空間是指塔底第一塊板到塔底切線的距離。本設計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。進料的摩爾流量 =61000/=?甲醇的摩爾分率 （（9561000/100）/32）/ =水的摩爾分率 （（61000/100）/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=根據(jù)物料衡算方程 W=??? Fx???計算出 =+ =?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)，所以無法計算對預精餾塔進行物料衡算和能量橫算，以及填料層高度，塔徑的計算，但預精餾塔屬于本設計第一個塔設備，也是關鍵設備之一，所以對預精餾塔的設備參數(shù)選取實際現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，這里給予說明。已知：進料的 =進料流量 F= =61000kg/h，甲醇的質(zhì)量分率 =95%，水的質(zhì)量分率 swtW=%，輕餾分的質(zhì)量分率 =%，另有雜醇和乙醇的量較少，這里tWtW忽略不計?；厥站s塔底出來的釜液，含有微量的甲醇和有機物，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)預精餾塔出來的預后甲醇，經(jīng)加壓精餾塔給料泵加壓后，進入加壓精餾塔進料/釜液換熱器 E15513 的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點后，進入加壓精餾塔 C15502 的下部，塔頂出來的甲醇蒸汽進入冷凝器/再沸器 E15507 的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進入加壓精餾塔回流槽 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入加壓精餾塔頂作回流液，其余的甲醇液進入加壓精餾