【正文】 甲醇精餾塔設(shè)計(jì)結(jié)果名稱名稱塔內(nèi)徑D（m）液流型式單流型板間距HT（m）液體流量出口堰堰長(zhǎng)lw（m）氣體流量弓形降液管寬度bd（m）液泛氣速uf出口堰堰高h(yuǎn)w（m）u/uf入口堰堰高h(yuǎn)w’（m）無空塔氣速u（m/s）降液管底隙hb（m）降液管流速Ub（m/s）降液管截面積與塔截面積比Ad/AT底隙流速ub（m/s）塔截面積AT(m2)泛點(diǎn)率F1降液管面積Ad（m2）溢流強(qiáng)度uL（m3/mh）有效傳質(zhì)區(qū)Aa（m2）堰上液層高度how（m）氣相流通面積A(m2)每塊塔板阻力hf（mm）開孔面積A0(m2)降液管液體停留時(shí)間ι（s）浮閥直徑d0（m）降液管清液層高度Hd（mm）浮閥個(gè)數(shù)n138降液管泡沫層高度Hd/216。由開孔區(qū)內(nèi)閥孔所占面積分?jǐn)?shù)解得根據(jù)估算提供孔心距t進(jìn)行布孔，并按實(shí)際可能的情況進(jìn)行調(diào)整來確定浮閥的實(shí)際個(gè)數(shù)n，按t=75mm進(jìn)行布孔，實(shí)際閥數(shù)n=138，可以很合理分布。取塔板上液體進(jìn)、出口安定區(qū)寬度bs=bs’=，取邊緣區(qū)寬度bc=。在試排浮閥時(shí)，要考慮塔盤的各區(qū)布置。浮閥數(shù)及排列方式：（1） 浮閥數(shù) 選取F1型浮閥，重型，閥孔直徑。塔頂端取分離空間高度1m。則塔有效高度為設(shè)釜液在釜內(nèi)停留時(shí)間為10min，則釜液的高度為：。裙座設(shè)置為5m。實(shí)際塔截面積實(shí)際氣相流通面積實(shí)際空塔氣速設(shè)計(jì)點(diǎn)的泛點(diǎn)率求塔高計(jì)算：實(shí)際塔板數(shù)為65塊，其中精餾段20塊，萃取段30塊，提餾段15塊。可選取或之值來確定塔徑D。由現(xiàn)工藝條件校正得液泛氣速。夾套的壁厚計(jì)算如下：t==標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為：t==圓整至鋼板規(guī)定尺寸[22]，并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取夾套的筒體和封頭壁厚均為16mm。確定夾套的直徑和高度：D=d+100=2500mm(符合壓力容器公稱直徑要求圓整取為2200mm則 400mm，這樣便于筒體法蘭螺栓的裝拆驗(yàn)算夾套傳熱面積℃℃ 160r/min即夾套傳熱面積符合要求所需換熱面積的算法：，℃℃，取傳熱系數(shù)K=200W/(m2操作溫度120℃， 可見反應(yīng)中物料體積變化不大，可取釜內(nèi)液體V=，則 V=H== 材料選用低合金鋼16MnR，由于所用催化劑為固體，所以選用固液相攪拌釜式反應(yīng)器。本反應(yīng)器采用外取熱，外設(shè)夾套[21]。通常這種反應(yīng)器配有夾套（或蛇管），可提供或移走熱量，控制溫度。 下圖所示的換熱器是最常見的換熱器。間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。則單臺(tái)反應(yīng)器的實(shí)際體積為實(shí)際運(yùn)行時(shí)反應(yīng)器的總體積為 換熱器本設(shè)計(jì)主要采取間壁式換熱器。則單臺(tái)反應(yīng)器體積為 ① ②由，帶入①、②可得，經(jīng)圓整后，查閱相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)HG2160796，取，反應(yīng)器高度。④經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)器的設(shè)計(jì)需要考慮節(jié)約成本，選用的設(shè)備材料強(qiáng)度、厚度、耐腐性能等參數(shù)達(dá)標(biāo)的前提下是否可以選用成本較低的材料作為反應(yīng)器的材料，同時(shí)，設(shè)備要易于加工、維修和更新。②安全性反應(yīng)器操作條件應(yīng)適宜，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要遵循壓力、溫度等工藝條件，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)在保證生產(chǎn)的同時(shí)必須滿足設(shè)備的強(qiáng)度、韌性等指標(biāo)，預(yù)留一定裕度，保證生產(chǎn)的安全性。 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備選型 反應(yīng)精餾塔 反應(yīng)一段由環(huán)氧丙烷和二氧化碳反應(yīng)，反應(yīng)器碳酸二甲酯的選擇，對(duì)于生成碳酸丙烯酯的純度，后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行以及DMC產(chǎn)品的純度是至關(guān)重要的。在此對(duì)T301共沸物萃取塔的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹，設(shè)計(jì)主要包括：工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)。 各物質(zhì)熱力學(xué)參數(shù)（標(biāo)況下）； 物質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)30℃30℃（g）40℃115℃115℃（g）130℃甲醇COO2DMC水甲縮醛CO2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下各物質(zhì)生成焓[17]： = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol各物質(zhì)在115℃時(shí)候的氣化焓： r(CH3OH) = 107 J/kmol r(H2O) = 107 J/kmol r(DMC) = 107 J/kmol r(甲縮醛) = 107 J/kmol 各工段熱量衡算 反應(yīng)精餾塔（1） 流程示意圖反應(yīng)精餾塔 1 3 2 計(jì)算過程：2CH3OH + CO + 1 /2O2 → (CH3O)2CO + H2O = +（） （） 2（） = kJ/mol 130℃時(shí)，△rCp隨溫度的變化可取其平均值[18] =666J/反應(yīng)焓： =+（403298）103 = kJ/mol 反應(yīng)熱：即放熱：副反應(yīng)的反應(yīng)熱 2CH3OH+CO→（CH3O）2CH2+O2 =（）2（） = kJ/mol =[(+*)+(+*)]/2 = J/則副應(yīng)的反應(yīng)熱： =+（）103 = kJ/mol副反應(yīng)熱：反應(yīng)器原料帶入的熱量 反應(yīng)器出口帶出的熱量 =106 kJ/h 則反應(yīng)器的移出熱量 萃取精餾塔 （1）流程示意圖 2萃取精餾塔 1 3 （2）計(jì)算過程：進(jìn)口CO、O2帶入熱量： =103（273+30）+103（273+30） =106 kJ/h出口CO、O2帶出熱量： =（103+103）（273+130） =106 kJ/h甲醇汽化吸熱： 115℃氣相甲醇升溫到130℃吸熱： =103（130+273）103（115+273） = 106 kJ/h則精餾塔的換熱量： 甲醇精制塔（1）流程示意圖 2甲醇精制塔 1 3 流股1為：a Kmol Kmol c甲醇34596 Kmol流股2為： Kmol Kmol Kmol流股3為： Kmol b MC c DMC 2651 Kmol dNH32651Kmol（2）計(jì)算過程：式中：—物料帶入設(shè)備的熱量 kJ —過程熱效應(yīng) kJ —物料離開設(shè)備所帶走的熱量 kJ —加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量 kJ —設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 kJ 的計(jì)算（物料帶入設(shè)備的熱量）（以0℃為基準(zhǔn)） = = = = =106J 計(jì)算：設(shè)備中無反應(yīng)，故無反應(yīng)熱 Q2=0 Q3計(jì)算 解析塔溫度為30℃ = = = =104J計(jì)算，=107 DMC精制塔（1）流程示意圖 2DMC精制塔 1 3 流股1含：a Kmol Kmol 流股2含： Kmol 流股3含： Kmol bDMC （2）計(jì)算過程：式中：—物料帶入設(shè)備的熱量 kJ —過程熱效應(yīng) kJ —物料離開設(shè)備所帶走的熱量 kJ —加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量 kJ —設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 kJ 的計(jì)算（物料帶入設(shè)備的熱量） （以0℃為基準(zhǔn)） =107J =107J =107J J 計(jì)算：設(shè)備中無反應(yīng)，故無反應(yīng)熱 =0 計(jì)算 輕組分塔溫度為60℃ =108J =108J J 計(jì)算 =1010J 6 設(shè)備計(jì)算及選型 設(shè)計(jì)范圍本工藝包括三個(gè)塔設(shè)備[19]，T201副產(chǎn)品丙二醇精制塔、T301共沸物萃取塔和T302碳酸二甲酯（DMC）產(chǎn)品精制塔。 整個(gè)流程涉及到以下反應(yīng)：NH2CONH2 + CH3OH → NH3COOCH3 + NH3 NH2COOCH3 + CH3OH → (CH3O)2CO + NH3 上兩個(gè)反應(yīng)的總反應(yīng)為：NH2CONH2 + 2CH3OH → (CH3O) 2CO + 2NH3(3)物料衡算一覽表 DMC精制塔衡算一覽表組分進(jìn)料（流股1）出料（流股2） 出料（流股 3）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）kmol/d%(mol)CH3OH26518350100NH31169011690DMC總計(jì)1001001005 熱量衡算 熱量衡算的目的熱量衡算的主要目的是為了確定設(shè)備的熱負(fù)荷，根據(jù)設(shè)備熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求在選擇傳熱面積的型式、計(jì)算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸[16]。 最終參加第二步反應(yīng)的物質(zhì)[15]： 甲醇 = Kmol MC =+= Kmol反應(yīng)完成后各組分含量： 甲醇 = 90%%= Kmol