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年產(chǎn)50萬噸煤制甲醇生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(參考版)

2025-07-01 14:10本頁面
  

【正文】 查得C20=,,則,則空塔氣速塔徑,截面積實(shí)際空塔氣速提餾段有效高度全塔有效高度Z=+= 塔板工藝尺寸計(jì)算 精餾段塔板工藝參數(shù)(1)堰長 (2)溢流堰高度,取E=,則取板上清夜高度hL=,則(3)弓形降液管寬度Wd和截面積Af 由lw/D=,查得Af/AT=,Wd/D=,故 停留時(shí)間 設(shè)計(jì)合理(4)降液管底隙高度 ,取, 則,(5)采用分塊式塔板,由塔徑選用6塊塔板,邊緣寬度,無效區(qū) (6)開孔面積 其中 故開孔面積: 取篩孔直徑d0=10mm,取正三角形孔中心距t=3d0=30mm,則開孔數(shù)目開孔率,通過孔氣速 提餾段塔板參數(shù) 提餾段雙溢流塔板參數(shù)塔徑截面積板間距弓形降液管降液管面積比值比值D/mmAT/m2HT/mm堰長/Lw管寬/Wd管寬/W’dAf/m2Af/ATLw/D22008001320220250(7)篩板流體力學(xué)驗(yàn)算干板阻力 ,采用7mm碳素鋼鋼板,查得C0=,校正,則氣體通過液層阻力, 浮動(dòng)因子,查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得,故液體表面張力產(chǎn)生的阻力氣體通過每一層塔板液柱高度 塔板壓降液沫夾帶量,其中 液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)漏液氣速 =穩(wěn)定系數(shù)甲醇與水為不易發(fā)泡物系,取, ,不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象 熱量衡算塔頂全凝器熱負(fù)荷,%為甲醇,可近似看做純甲醇,則再沸器熱負(fù)荷 以進(jìn)料焓為基準(zhǔn), 假設(shè)熱損失為10%,則, 解得,則蒸汽消耗量為:熱負(fù)荷為Q=107W,取傳熱系數(shù) 熱源 : 200℃ → 150℃ 冷源 : 132℃ ← ℃ 平均溫差:由 得:傳熱面積由《典型化工單元操作設(shè)備設(shè)計(jì)》附表查得所需型號(hào)G1100Ⅵ,具體參數(shù)如下: 選定換熱器相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格殼程/mm1100管子尺寸/mmφ25公稱壓強(qiáng)/Mpa4管長/m9公稱面積/m2管數(shù)830管程數(shù)6管子排列方法三角形加壓塔進(jìn)料泵選型 進(jìn)料的質(zhì)量: 則體積流量: 加壓塔進(jìn)料泵參數(shù)型號(hào)轉(zhuǎn)速/rpm流量m3/h揚(yáng)程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS10080125290012074取進(jìn)料速度u=,進(jìn)料管管徑:選用公稱直徑為150mm的無縫鋼管,管外徑為159mm,選用榫槽面帶頸平焊法蘭,公稱直徑為150mm,外徑285mm,螺栓孔數(shù)為8,螺紋型號(hào)為M20,選型:法蘭SO—TG 150— HG20592—97塔頂回流泵選型 回流液體積: 回流泵參數(shù)型號(hào)轉(zhuǎn)速/rpm流量m3/h揚(yáng)程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS808016029006036。 加壓精餾塔工藝尺寸設(shè)計(jì) 平均摩爾質(zhì)量、密度、表面張力計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算:進(jìn)料平均摩爾質(zhì)量計(jì)算:塔釜平均摩爾質(zhì)量精餾段平均摩爾質(zhì)量: 提餾段平均摩爾質(zhì)量: 塔頂氣相平均密度 水的密度 甲醇的密度 塔頂液相平均密度進(jìn)料液相平均密度:水的密度甲醇的密度 異丁醇的密度進(jìn)料液相平均密度塔釜?dú)庀嗝芏? 塔釜液相密度:水的密度 甲醇的密度 異丁醇的密度 塔釜液相平均密度: 精餾段平均液相密度: 提餾段平均液相密度:塔頂液相表面張力: 進(jìn)料液相表面張力:, 塔釜液相表面張力:, 精餾段平均表面張力: 提餾段平均表面張力: 精餾段塔徑設(shè)計(jì)精餾塔氣液相體積流率:查史密斯關(guān)聯(lián)圖:橫坐標(biāo):取板間距HT=,板上液層高度hL=,則HThL==。由物料衡算的進(jìn)加壓精餾塔的物料: 入加壓精餾塔的物料組成組分進(jìn)料/kmol摩爾分?jǐn)?shù)CH3OHH2OC4H9OH 合計(jì)設(shè)計(jì)分離要求:塔頂汽相水的含量:% 塔釜液相甲醇的含量:CH3OH60%由分離要求得:組分進(jìn)料/kmol塔頂塔底CH3OHH2OC4H9OH0 合計(jì)DW由: () () ()聯(lián)立方程解得: D=解D和W完成物料衡算如下: 加壓精餾塔的物料衡算組分進(jìn)料/kmolxF塔頂xD塔底xWCH3OHH2OC4H9OH00 合計(jì) 塔頂、進(jìn)料、塔釜溫度計(jì)算塔頂露點(diǎn)溫度計(jì)算:,℃,由安托因公式計(jì)算得:甲醇的飽和蒸汽壓: 水的飽和蒸汽壓: 符合要求℃,相對(duì)揮發(fā)度為 進(jìn)料泡點(diǎn)溫度計(jì)算:,假設(shè)進(jìn)料溫度為125℃,由安托因公式計(jì)算得:甲醇的飽和蒸汽壓: 水的飽和蒸汽壓: 異丁醇的飽和蒸汽壓: 解得: , 符合要求則進(jìn)料溫度為125℃,相對(duì)揮發(fā)度為塔釜泡點(diǎn)溫度計(jì)算:,假設(shè)塔釜溫度為130℃,由安托因公式計(jì)算得:甲醇的飽和蒸汽壓: 水的飽和蒸汽壓: 異丁醇的飽和蒸汽壓: 解得: , 加速收斂:代入公式得甲醇的飽和蒸汽壓 ,℃ 水的飽和蒸汽壓 異丁醇的飽和蒸汽壓 ,符合要求℃,相對(duì)揮發(fā)度為 回流比及理論板數(shù)計(jì)算 由 恩特伍德公式 () ()因泡點(diǎn)進(jìn)料,則q=1,以水為基準(zhǔn),各組分的相對(duì)揮發(fā)度為: 由試差法取,則,所以最小回流比,則實(shí)際回流比R=全塔平均相對(duì)揮發(fā)度最少理論板數(shù):由,查吉利蘭圖得:,則實(shí)際理論板數(shù)N=18塊。由《甲醇生產(chǎn)工藝學(xué)》知1米的高效絲網(wǎng)填料相當(dāng)于5塊理論版。將此溫度代入各組分安托因公式求得相應(yīng)的平衡常數(shù): , ,則假設(shè)的溫度符合要求,℃。由物料衡算得:粗甲醇每小時(shí)的進(jìn)料量為:則加入的堿溶液的質(zhì)量為:則每小時(shí)消耗的氫氧化鈉的質(zhì)量為:每小時(shí)消耗的水的質(zhì)量為: 清晰分割法取出二甲醚由物料衡算的進(jìn)預(yù)精餾塔的物料: 入預(yù)精餾塔的物料組成組分進(jìn)料/kmol摩爾分?jǐn)?shù)(CH3)2OCH3OHH2OC4H9OH 合計(jì)設(shè)計(jì)分離要求:塔釜液相二甲醚的含量:(CH3)% 塔頂汽相甲醇的含量:%由分離要求得:組分進(jìn)料/kmol塔頂塔底(CH3)2OCH3OHH2O0C4H9OH0 合計(jì)DW由: () () ()聯(lián)立方程解得: D=解D和W完成物料衡算如下: 預(yù)精餾塔的物料衡算組分進(jìn)料/kmolxF塔頂xD塔底xW(CH3)2OCH3OHH2O00C4H9OH00 合計(jì)上升的氣體量:,則全塔塔徑為:,圓整為D= 預(yù)精餾塔塔釜溫度計(jì)算,即70℃,由安托因公式計(jì)算得:甲醇的飽和蒸汽壓: 解得: , 二甲醚的飽和蒸汽壓: 解得: ,異丁醇的飽和蒸汽壓: 解得: ,水的飽和蒸汽壓: , 則 所假設(shè)的泡點(diǎn)溫度偏高。 加堿量的計(jì)算粗甲醇進(jìn)行精餾時(shí),需要在進(jìn)塔之前加入一定的堿液,目的是中和粗甲醇中微量的酸,破壞有機(jī)酸的結(jié)構(gòu),起到保護(hù)設(shè)備的目的。 進(jìn)料組成由物料衡算得:在貯罐中粗甲醇中的組分分為液體和氣體,各組成含量: 粗甲醇組成氣體CH3OH(CH3)2OC4H9OHH2Omol組成%含量kmol/h 溶解在粗甲醇中的氣體組分含量氣體H 2COCO2N2ArCH4組成%含量kmol/h溶解在粗甲醇中的氣體組分,在加熱條件下會(huì)分離出來,塔頂用水進(jìn)行萃取以回收氣體帶出的部分甲醇,各組分除二氧化碳微溶于水外,其余組分均不溶或難溶于水。型號(hào)轉(zhuǎn)速/rpm流量m3/h揚(yáng)程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/m100F92A2960687 甲醇精餾工段的設(shè)計(jì) 預(yù)精餾塔的設(shè)計(jì)由粗甲醇貯槽出來的粗產(chǎn)品經(jīng)換熱器加熱到泡點(diǎn)后進(jìn)入預(yù)精餾塔,預(yù)精餾塔采用絲網(wǎng)波紋板填料。分離器的高度3000mm,裙座的直徑2270mm,壁厚60mm,即上下封頭壁厚也為60mm,直徑2270mm,材料選擇15MnR。分離器內(nèi)設(shè)100層除沫層。汽包采用管殼式換熱器,殼體與換熱管材質(zhì)為16MnR,采用浮頭式換熱器,108KJ,107W,取傳熱系數(shù) 熱源: 224℃ → 200℃ 冷源 :200℃ ← 100℃ 平均溫差:由 得:傳熱面積由《典型化工單元操作設(shè)備設(shè)計(jì)》附表查得所需型號(hào)F1200Ⅵ,具體參數(shù)如下: 選定換熱器相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格殼程/mm1200管子尺寸/mmφ25公稱壓強(qiáng)/Mpa管長/m9公稱面積/m2中心排管子數(shù)21管程數(shù)6管子排列方法三角形 加熱器的選型,升溫至100℃,107KJ,106W,取傳熱系數(shù) 熱源: 200℃ → 100℃ 冷源 :100℃ ← 50℃ 平均溫差:由 得:傳熱面積由《典型化工單元操作設(shè)備設(shè)計(jì)》附表查得所需型號(hào)F1200Ⅵ,具體參數(shù)如下: 選定換熱器相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格殼程/mm1200管子尺寸/mmφ25公稱壓強(qiáng)/Mpa管長/m6公稱面積/m2中心排管數(shù)22管程數(shù)2管子排列方法三角形 分離器的設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫分離器,其具有比表面積大,質(zhì)量輕,空隙大以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。(7)所設(shè)計(jì)的換熱器管、殼壁溫差所產(chǎn)生的軸向力:壓力作用在殼體上的軸向力: 其中 則 壓力作用在管子上的軸向力:則 根據(jù)GB1511999《管殼式換熱器》: 條件成立,故本設(shè)計(jì)的換熱器不需安裝膨脹節(jié)。所設(shè)計(jì)的封頭最大使用壓力:,該設(shè)計(jì)符合要求。殼體最高允許工作壓力:,該設(shè)計(jì)符合要求。(3)合成塔殼體材質(zhì)采用18MnMoNbR低合金鋼鋼材,壁厚的計(jì)算公式: 其中封頭與殼體采用雙面對(duì)接焊,100%無損檢測,故焊接系數(shù)殼程通入的是合成氣,取設(shè)計(jì)壓力,外徑,查得在225℃下的許用應(yīng)力為,由此計(jì)算得合成塔殼體的計(jì)算壁厚:,取附加厚度C =,則名義壁厚,圓整后去厚度為40mm。 支座支座采用裙座,裙座座體厚度為75mm,基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑4000mm,外徑4800mm,基礎(chǔ)環(huán)厚度為23mm,地腳螺栓公稱直徑M30,數(shù)量為24個(gè)。所設(shè)計(jì)的封頭最大使用壓力: 折流板和管板的選擇及設(shè)計(jì)
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