【正文】 參考文獻(xiàn):[1] 楊立新,《化工進(jìn)展》2003,22(2):204206. [2] 李世勤,(上),《上?；ぁ?000,25(22),2426. [3] 宋懷俊,張海濤,應(yīng)衛(wèi)勇,房鼎業(yè). 二甲醚甲醇水三元體系汽液平衡的測定與計算[J].工學(xué)報,2006,(8).[4] 劉光啟,馬連湘,(有機(jī)卷)北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.。D輔助車間布置另外還設(shè)置了熱電車間、變電站、壓縮車間、進(jìn)氣車間、鍋爐房等等一系列的配套輔助車間，與生產(chǎn)區(qū)緊密相連，方便為生產(chǎn)區(qū)服務(wù)。儲罐組內(nèi)設(shè)置集水設(shè)施，設(shè)置可控制開閉的排水設(shè)施。甲醇儲罐區(qū)設(shè)有4個儲罐，產(chǎn)品儲罐區(qū)存放有二甲醚產(chǎn)品，其中二甲醚產(chǎn)品罐為多個球形儲罐，其中原料甲醇為5天的存放量，產(chǎn)品二甲醚則為20天的存放量。C罐區(qū)布置長沙瀏陽常年主導(dǎo)風(fēng)向為南北方向的風(fēng)，將罐區(qū)存放在廠區(qū)的西邊，罐區(qū)內(nèi)的其余空間種植草坪。精餾車間主要有二個精餾塔等。B生產(chǎn)區(qū)布置生產(chǎn)區(qū)分為反應(yīng)車間和精餾車間。 A儲罐區(qū)生產(chǎn)區(qū)弧線布置由于儲罐區(qū)的危險性較大，必須對儲罐區(qū)設(shè)專門的存放區(qū)域，并且要輔以安全保護(hù)。4 娛樂醫(yī)療餐飲 設(shè)置了活動中心,中心包括了餐飲消費(fèi)區(qū)，方便員工各方面需求。 2 運(yùn)輸 廠區(qū)布置為矩形，有較寬主干道路，不會造成運(yùn)輸困難。供水由工業(yè)園的供水網(wǎng)絡(luò)引入工廠后，通過工廠的給水網(wǎng)絡(luò)分配到工廠的用水戶。（4）供水、供電、供氣供電由工業(yè)園的變壓站提供，先進(jìn)入工廠配電站，然后再送至工廠的車間變電所，之后由變電所為工廠提供用電。（3）防輻射、防腐蝕廠區(qū)內(nèi)無放射源，基本上不存在輻射問題。生產(chǎn)區(qū)火災(zāi)主要影響儲罐區(qū)，生廠區(qū)與儲罐區(qū)有足夠的安全距離，不會導(dǎo)致儲罐區(qū)的危險。生產(chǎn)區(qū)主要是塔設(shè)備的防火防爆，制造時考慮密封因素，防止氣體泄漏，塔頂安裝避雷針防止雷擊，生廠區(qū)易泄露部位設(shè)置固定式可燃?xì)怏w檢測報警器。儲罐頂部安裝避雷針，在儲罐區(qū)易泄露的部位設(shè)置固定式可燃?xì)怏w檢測報警器，以隨時檢測泄露情況。為防止儲罐區(qū)意外對廠區(qū)造成影響，儲罐位于廠區(qū)西部，兩個儲罐區(qū)之間以綠地隔離，防止相互造成影響。根據(jù)建筑物的朝向，主導(dǎo)風(fēng)向的影響（長沙位于我國中部，一般刮南北方向的風(fēng)），設(shè)置研發(fā)區(qū)、行政區(qū)、職工醫(yī)院、活動中心位于較遠(yuǎn)離工廠的方位，且受風(fēng)影響不大。 泵的選擇經(jīng)過計算，所選泵的型號如下：泵（P101）型號：DFLH6520A；泵（P102）型號：DFLH6520A；泵（P103）型號：DFLH6520A；8 全廠總平面布置廠區(qū)布置為矩形，緊靠公路。 儲罐的計算與選型儲罐的物料流量20℃下甲醇密度查手冊[4]得 物料在儲罐中的停留時間20分鐘填充系數(shù)：緩沖罐容積：查表選儲罐型號為HG5137485計算容積為25m3，筒體直徑3600mm，筒體壁厚10mm；錐底直徑3650mm，錐底厚度8mm；平底直徑3660mm，平底高度380mm。252換熱器（E108）:（E108）結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)公稱直徑/mm公稱壓強(qiáng)/MPa公稱面積/m2管長/m管子總數(shù)603254管程數(shù)殼程數(shù)管子材料管子尺寸管子排列方法11不銹鋼216。252換熱器（E105）：（E105）結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)公稱直徑/mm公稱壓強(qiáng)/MPa公稱面積/m2管長/m管子總數(shù)40040386管程數(shù)殼程數(shù)管子材料管子尺寸管子排列方法41不銹鋼216。252換熱器（E103）：（E103）結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)公稱直徑/mm公稱壓強(qiáng)/MPa公稱面積/m2管長/m管子總數(shù)8002306501管程數(shù)殼程數(shù)管子材料管子尺寸管子排列方法11不銹鋼216。252換熱器（E101/13）：（E101）結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)公稱直徑/mm公稱壓強(qiáng)/MPa公稱面積/m2管長/m管子總數(shù)8002006444管程數(shù)殼程數(shù)管子材料管子尺寸管子排列方法61不銹鋼216。經(jīng)計算：℃降溫到80℃需要熱流量為：B 平均溫度差的計算以及殼程數(shù)的確定采用逆流，故可選用單殼程的換熱器?！?送至甲醇精餾塔所需溫度為80℃。 本換熱器將由甲醚精餾塔出來的甲醇水溶液降溫，送至甲醇精餾塔。選用固定管板式換熱器，它的主要特點是：制造方便，緊湊，造價低。 根據(jù)以上塔板的各項流體力學(xué)驗算，可認(rèn)為精餾段塔徑及各項工藝尺寸合適。 （4）液泛驗算 為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度滿足。(8)塔板布置①邊緣區(qū)寬度與安全區(qū)寬度邊緣區(qū)寬度： 一般的寬度為5075mm 安全區(qū)寬度： 規(guī)定D，= D，=此時，取=，=③ 開孔區(qū)面積依下式計算開孔區(qū)面積其中 (9)篩孔數(shù)與開孔率 取篩孔的孔徑為5mm，正三角形排列，碳鋼的板厚為3mm,取，故孔中心距為 依下式計算塔板上的篩孔數(shù) 孔按下式計算塔板上開孔區(qū)的開孔率 每層塔板上的開孔面積為 氣體通過篩孔的氣速為 (1)氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨纫老率接嬎? ① 干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨纫?，?jīng)查干篩孔的流量系數(shù)圖得依下式計算 ② 氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 查充氣系數(shù)與關(guān)系圖得依下式計算 ③ 克服液體表面張力相當(dāng)?shù)囊褐叨纫老率接嬎? 則 而塔頂?shù)膲毫?01，進(jìn)料板的壓力為113，精餾塔板為15塊，故 (滿足設(shè)計允許值)(2)霧沫夾帶量的驗算依下式計算霧沫夾帶量故在設(shè)計負(fù)荷下不會發(fā)生過量霧沫夾帶。s=()=(6)實際塔板數(shù)：塔內(nèi)實際精餾板數(shù)所以，全塔實際塔板數(shù)為28塊，實際精餾板數(shù)為15塊，第16塊為進(jìn)料板以精餾段為例進(jìn)行計算(1) 平均分子量塔頂 進(jìn)料板 則精餾段平均分子量： (2) 平均密度① 液相密度依下式進(jìn)行計算塔頂 進(jìn)料板 ② 氣相密度 (3) 液體的表面張力 (4) 精餾段氣液負(fù)荷計算 (5) 塔徑初選板間距，取板上液層高度，故 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得，依下式校正 ，則 故 按標(biāo)準(zhǔn)，(6) 塔高H=HD+(N2S) HT+SHT′+HF+HBHD——塔頂空間，HT——HT′——開有人孔的塔板間距，HF——進(jìn)料段高度，HB——塔底空間，N——實際塔板數(shù)，前面算出實際板數(shù)為23塊S——人孔數(shù)目，每5塊塔板設(shè)置一個人孔，取人孔5個（另外進(jìn)料板和裙座的位置各有一個）H=+21+5++=(7) 溢流裝置根據(jù)塔徑和液體的流量，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，塔板采用單溢流和分塊式組裝,各項計算如下。s mPa：℃，所以可以選擇系統(tǒng)壓力在常壓下，故取塔頂操作壓力 進(jìn)料板壓力 塔底壓力 經(jīng)物料衡算得：F= XF=D= XD=W= XW=依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中甲醇、水的飽和蒸氣壓由安托尼方程計算。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分加回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高度Hd應(yīng)服從下式的關(guān)系，即 甲醇—水物系屬一般物系，取，則而 板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由下式計算，即 液柱 液柱 故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。液柱C液體表面張力的阻力hσ計算液體表面張力的阻力可按式計算，即液柱氣體通過沒層塔板的液柱高度可按下式計算，即液柱 氣體通過每層塔板的壓降為： （設(shè)計允許值）液沫夾帶量由下式計算，即故 故在本設(shè)計中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。查塔板分塊表得，塔板分為6塊。選用凹形受液盤，深度。堰長LW取溢流堰高度hW由選用平直堰，堰上液層高度由式近似取E=1，則取板上清液層高度故 由 查弓形降液管的參數(shù)圖，得 故 依式驗算液體在降液管中停留時間，即故降液管設(shè)計合理。綜合考慮?。核敳僮鲏毫? PD=825kPa 每層塔板壓降 =進(jìn)料板壓力 PF=塔底壓力 Pw=855kPa全塔壓力 Pm=840Kpa、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)本題涉及三組分精餾，且三組分為互溶體系，故采用清晰分割法，以甲醚為輕關(guān)鍵組分，甲醇為重關(guān)鍵組分，水為重非關(guān)鍵組分，由設(shè)計要求可知塔頂液相組成xD1= xD2= xD3=進(jìn)料液相組成xF1=0. 398 xF2= xF3= D=則 W= kmol/hFxF1=DxD1+WxW1xw1=、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量Mf=46+31+18=Md=46+31+18= kg/kmolMw=46+31+18= kg/kmol查[1]得二甲醚、甲醇、水在840KPa，不同溫度下的汽液平衡數(shù)據(jù)列于下表：二甲醚甲醇水汽相液相汽相液相汽相液相38℃89℃℃38℃下K值89℃下K值145℃下K值38℃下a值22189℃下a值101℃a值1由恩特伍德公式得 （1） （2）進(jìn)料狀態(tài)為飽和液體，q=1，則用試差法求出=，帶入（1）式故Rmin=取R/Rm=，則回流比查吉利蘭關(guān)聯(lián)圖可得在全回流下的最少理論板數(shù)平均相對揮發(fā)度所以全塔平均相對揮發(fā)度則精餾段最少理論板數(shù)由上表可知，操作溫度近似為：38℃，89℃，℃。另一方面隨著操作壓力增加,精餾操作所用的蒸汽、冷卻水、動力消耗也增加。C 原料甲醇中水的摩爾流量％，％，水的流量為q1 kmol/h，則 （公式33）得q1=E 精餾塔二塔釜中水的流量％（摩爾分?jǐn)?shù)），廢水中甲醇流量為q2 kmol/h，則則q2=R/*=F 緩沖槽出口水的流量緩沖槽出口的水流量=原料甲醇中水的含量q