【正文】 s higher oc tane rating, thereby improving engine efficiency, this advantage may be lost [Wyman et al., 1993]. And just as some of the unburned hydrocarbon emissions for gasoline are carcinogenic, the US Environmental Protection Agency has classified formaldehyde as a probable human carcinogen, on the basis of evidence in humans and in rats, mice, hamsters, and monkeys [EPA, 1987]. The major drawbacks of MeOH as a transport fuel are its low volumetric energy density (half that of gasoline see Table 4), its affinity for water, its cor rosiveness, and its toxicity a fatal dose is 27 % MeOH in 1 litre (l) of water, which would defy de tection by taste. Drawing upon HEI [1987] and Mal Pirnie [1999], the following provides a perspective on the MeOH toxicity issue: MeOH is classified as a poison (it is rate。 during the 69month demonstration pro gram since startup in April 1997 the plant availability averaged %. Box 1. MeOH as a synthetic fuel for transportation Because of its high octane rating[28] , MeOH is well suited for use in SIE vehicles (see discussion in main text)[29] . It can be used in such vehicles with rela tively modest modifications of the basic vehicle. Used in SIE vehicles, MeOH offers airquality bene fits that are thought to be parable to those of fered by reformulated gasoline [Calvert et al., 1993]. The ozone formation potential from formaldehyde emissions of MeOH is thought to be less than the ozone formation potential of unburned hydrocarbon emissions。s Clean Coal Tech nology Program, Air Products and Chemicals, Inc., has brought to mercial readiness slurryphase reactor technology for MeOH production [Heydorn et al., 2003]. Following successful proofofconcept in 7,400 hours of test operation at a scale of 12,000 l/day at the DOEowned process development unit at LaPorte, Texas, the technol ogy has been demonstrated successfully at nearmer cial scale (300,000 l/day rated capacity) at the Eastman Chemical Company39。以及大學(xué)期間傳授我知識和做人道理的教授與講師們，是他們曾經(jīng)的悉心指導(dǎo)，我才能掌握良好的專業(yè)知識來完成論文。數(shù)十個個學(xué)生的論文需要李老師指導(dǎo)，可見他的任務(wù)量很大，但李老師仍然不辭辛苦、盡自己最大的努力指導(dǎo)、幫助我們克服寫論文中遇到的難題，他的精神將一直激勵著我們。最后，李老師對我的論文逐字進行批閱審核，指出很多錯誤，并提出不少建設(shè)性的意見。李老師以其兢兢業(yè)業(yè)的工作作風，對學(xué)生認真負責、嚴謹求實的指導(dǎo)理念，待人隨和、樸實無華的溝通心得深深影響了我。謝辭通過這近三個月來對資料的查閱、材料的整理、論文的撰寫、大圖的繪制，最終完成了論文。因為其優(yōu)點明顯：第一，生產(chǎn)能力大；第二，操作彈性大；第三，塔板的效率高；第四，氣體的壓強降及液面落差比較?。坏谖?，塔的造價低。81＝3個 塔頂還得設(shè)計一個人孔取人孔兩個板間距離H人孔=，取塔頂空間HD=，塔底空間HW=，進料板的空間高度HF=，那么可以求出全塔的高度： H=(Nn2)HT+nH人孔+HF+HW=（3232）＋3＋＋＋3＝ 接管設(shè)計（1）進料管 已知溫度70℃，進料的水密度為：,甲醇密度：液相的平均密度為： 其中，平均質(zhì)量分數(shù)為：那么，進料體積流量為：取適宜的流速，故：經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格為：[15]實際流速：（2）釜殘液出料管已知塔釜溫度105℃，查得水的密度：,甲醇的密度為：,則釜液密度為：那么釜殘液的體積流量為：取適宜的速度則：經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：[15]實際流速：（3）塔頂上升蒸汽管塔頂上升蒸汽的體積流量為： 取蒸汽速度則：（4）回流液管已知回流溫度40℃，甲醇液體密度為：那么甲醇液體的體積流量： 利用液體的重力進行回流，取適宜的回流速度那么：經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格為：[15]實際流速：表47設(shè)備匯總項目尺寸塔高 進料管 釜液管上升蒸汽管 回流液管5結(jié)論（1）針對于當代甲醇精餾工藝，在保證純度要求的基礎(chǔ)上，三塔精餾以其節(jié)能明顯優(yōu)益于其他工藝，所以，本設(shè)計采用了這個工藝。，可以讀圖得到：， 常壓塔工藝計算匯總表46 常壓塔工藝計算匯總表項目數(shù)值或說明備注塔徑：m板間距：m塔板形式單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速：m/s堰長LW ：m堰高HW ：m板上液層高度HL ：m降液管底隙高度h0：m浮閥個數(shù)：個1880等邊三角形閥孔氣速:m/s閥孔動能因素臨界閥孔氣速：m/s同排孔心距t：m等邊三角形鄰排孔心距：m等邊三角形單位壓降：m降液管液體停留時間t：s精餾段提餾段降液管內(nèi)流液層高度Hd：m泛點率%液相負荷上限：霧沫夾帶控制液相負荷下限：漏液線控制開孔率%操作彈性 塔高設(shè)計塔高可以由下式計算：H=(Nn2)HT+nH人孔+HF+HW 其中已知塔板數(shù)N=32塊，板間距HT=。由于本設(shè)計使用的是浮閥塔，對于操作彈性也很有利。由，得到：那么： 液相負荷下限線 取板上液層高度how ＝由以上各線的方程式，畫出塔的操作負荷性能圖：從圖里可以看出：。時，時， 液泛線因為很小，可以忽略，那么對于物系一定的塔板，有：又因為：若上式化簡為：那么其中有：所以液泛方程為： 液相負荷上限線以液體在降液管中的停留時間不低于5s為上限。泛點率為板上液體流經(jīng)長度：板上液泛面積：根據(jù)甲醇水系統(tǒng)屬于無泡沫系統(tǒng)，由，可差得物性數(shù)據(jù)[12]：K=，所以泛點率為：＜80%可見，霧沫夾帶在允許的范圍之內(nèi)。C． 液體表面張力所造成的阻力很小，可以忽略不計。 已知Wd ＝，選取的無效邊緣區(qū)Wc ＝，泡沫區(qū)的寬度Ws ＝，則可以計算出鼓泡區(qū)的面積[10]：其中， 所以： 根據(jù)物系無腐蝕性，可以選用的碳鋼板，其孔直徑，按正三角形排列，取孔中心距 那么 個按照N=1880個重新?lián)Q算F，如下：則有：可見，閥孔動能因素變化很小，符合要求。堰長取Lw＝3600＝2376mm采用平直堰，堰高其中 ,取堰上液層高度為：那么已知Lw＝2376mm，Lw/D＝ 由弓形降液管的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖[10]查得：Wd/D＝,Af/AT＝其中：Wd是降液管的弓形寬度 m Af是降液管弓形面積 m2 AT是塔的截面積 m2 那么Wd＝3600＝ AT＝ Af＝降液管的容積與液體流量之比為液體在降液管的停留時間t，一般大于（3－5）s，即：精餾段：＞5s提餾段：＞5s降液管底隙高度H0，對弓形降液管，管口面積等于底隙面積，即： ，其中那么有：精餾段 提餾段根據(jù)之前計算得出精餾段和提餾段上升的蒸汽量相差不大，為了制造方便，我們可以取兩段的塔徑相等，即3600mm。（1）求操作負荷系數(shù)精餾段功能參數(shù)：塔板間有效高度：根據(jù)史密斯圖[12]查得負荷系數(shù)為：℃時，甲醇的表面張力[1]為： 水的表面張力[13]為：精餾段甲醇水溶液的平均摩爾組成為：甲醇：1/2(＋) ＝ 則含有水為：1－＝表面張力：所以[10]（2）最大流速，那么空塔氣速為：（3）求塔徑D（1） 求操作負荷系數(shù)提餾段功能參數(shù)：查史密斯圖[12]得到負荷系數(shù)：℃時，甲醇[1]的表面張力為： 水[13]的表面張力為：精餾段甲醇水溶液的平均摩爾組成為：甲醇：1/2(＋) ＝ 則含有水為：1－＝表面張力：所以（2）最大流速，那么空塔氣速為：（3）求塔徑D對全塔，取塔徑為在精餾塔中，塔板上的堰可以保持塔板上有一定的清液高度，倘若過高，那么霧沫夾帶嚴重，過低，則汽液接觸時間短，這樣的話，都會使塔板的效率降低。根據(jù)芬斯克公式[12]：塊 各組分見下表表41 各組分參數(shù)列表組分進料組成Xi,F釜液組成Xi,Di甲醇水根據(jù)恩德伍公式[10]計算：因為：進料是飽和的液相所以：q＝1則有：求得：那么取操作回流比R＝＝＝那么有：適宜的進料位置：塊圓整后?。簤K根據(jù)查吉利蘭圖得到：其中解得：N＝全塔平均溫度為：1/2（105＋65）＝85℃在溫度85℃下查得[13]水的粘度：在溫度85℃下查得甲醇[1]的粘度：則： ＝103＋103 ＝103 全塔效率為[12]：所以，實際進料板：4/%＝，圓整后取9塊實際板數(shù)為：＝，圓整后取32塊 本設(shè)計采用32塊，主要原因：①原料液粗甲醇不是簡單的甲醇和水的混合物，還有與甲醇相對揮發(fā)度較小的組分；②選用的塔板數(shù)較多可以減小塔徑，但一定會造成塔高過高，對塔的制造成本較高，操作的成本也會較高。(1)進料帶入熱量進料帶入加壓塔的熱量列表37表37加壓塔精餾入熱表物料進料回流液加熱蒸汽組分甲醇水＋堿液甲醇流量kg/h溫度℃100100115比熱kJ/kg℃熱量kJ/hQ蒸汽總計kJ/hQ蒸汽則有吧Q入＝Q進料＋Q回流＋Q蒸汽 ＝＋＋Q蒸汽 ＝＋Q蒸汽(2)物料帶出熱量出料帶出加壓塔的熱量列表38表38 加壓塔精餾出熱表物料精甲醇回流液塔底出料熱損失組分甲醇甲醇甲醇水＋堿流量kg/h溫度℃115115124124比熱kJ/kg℃汽化熱熱量kg/h5%Q入所以有 Q出＝Q精甲醇＋Q回流＋Q塔底＋Q熱損失 ＝＋＋＋＋5%Q入 ＝＋5%Q入 根據(jù)加壓塔精餾能量守恒 即：Q入＝Q出 也即：＋Q蒸汽＝＋5%Q入 解得：Q蒸汽＝ 加壓塔采用中壓蒸汽加熱所需要的蒸汽量為G2蒸汽＝＝回流液