【正文】 5.在 ℃溫度下，根據(jù)安托因公式計(jì)算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，?Ft注：水的安托因常數(shù)為 A=，B=，C=；甲醇的安托因常數(shù)為 A=，B=，C= CtBAP????lg代入數(shù)據(jù)得，甲醇的飽和蒸汽壓 =，水的飽和蒸汽壓?=。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè)圖 24 加壓塔底裙座結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)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(chǔ)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(chǔ)環(huán)的高度 H 兩部分組成。座圈上開(kāi)有人孔、引出管孔、排氣孔和排污孔。本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)選用的是槽式液體分布器和槽盤(pán)式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問(wèn)題，壓降小、負(fù)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(fù)荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場(chǎng)合，應(yīng)用范圍非常廣泛。一級(jí)槽通過(guò)槽底開(kāi)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(shè)計(jì)選用的是槽式液體分布器和槽盤(pán)式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問(wèn)題，壓降小、負(fù)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(duì)于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。則提餾段填料層高度為 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè)HETPNZ??=1=提餾段總壓降 104????提提 p/=104MPa =120Pa 全塔高度的確定 [5]4+=??提精 Z=1200+120=1320Pa提精 p??3 全塔填料層高度和壓降計(jì)算匯總表參數(shù) 精餾段 提餾段 全塔壓降 （ Pa/m）Zp/?300 300 總壓降/ Pa 1200 120 1320填料層高度 /m 4 填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料。uVDS?圓整后： 3400mm，空塔氣速 m/s? 填料層高度的計(jì)算 所選的規(guī)整的參數(shù)為型號(hào) 峰高 mm 比表面積 m2/m3 理論板數(shù) 1/m 空隙率 % 壓力降MPa/mCB259Y 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 塊理論塔板，壓力降為 104MPa/m,即 =1/=, 10HETP??Zp/4MPa/m=300Pa/m。fu中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè)空塔氣速 =?體積流量 39。所選的規(guī)整的參數(shù)為型號(hào) 峰高 mm 比表面積 m2/m3 理論板數(shù) 1/m 空隙率 % 壓力降MPa/mCB500Y 12 250 97 104中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 塔徑設(shè)計(jì)的計(jì)算由氣速關(guān)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(shè)計(jì)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(shí)還可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中可以達(dá)到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè)表 214 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)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(gòu)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： ???36097..1VS?塔底： 39。2V kg/h??39。2+()=??????FFLx11? smPa?進(jìn)料質(zhì)量流量：F= 42823kg/h表 213 進(jìn)料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào) kmolgM/3/gV?3/mkLsPaL?????hkolgF//摩 爾質(zhì) 量 流 量數(shù)值 kg/ m3?????中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) ????? kg/h217892???3..LFDL?smPa??? kg/ m3?? kg/h??39。V精餾段： =?LM提餾段： =39。3VM=?39。 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算出水和甲醇在塔頂、塔底和進(jìn)料溫度下的密度和黏度舉例：中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 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?= sPa?塔頂出料口質(zhì)量流量：D== kg/h中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè)表 211 塔頂部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào) 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(diǎn)，連接（ ， ）與 d 點(diǎn)，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(huà)出理論板數(shù)，如圖所示，梯級(jí)數(shù)為 12 塊。BLWVrI則 =107 kJ/h?BQ加熱蒸汽消耗量為 ??12tcQpC??由附錄查得 P 為 700kpa 時(shí)水的汽化熱為 kJ/kg。冷凝器的熱負(fù)荷 ??LDVCIQ?? 其中 塔頂上升蒸汽的焓VDI 塔頂餾出液的焓L對(duì)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(jìn)行計(jì)算，則全凝器的熱負(fù)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(fù)荷為 ??LWVBIQ??39。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃。受當(dāng)?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(shè)計(jì)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(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá) 100～1000℃，適用于高溫加熱。飽和水蒸汽是一種應(yīng)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(jì)算 物料衡算已知： =進(jìn)料流量 F= ==13% 另外還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計(jì)。蒸汽冷凝液去 E15501。 回收精餾系統(tǒng)常壓精餾塔底出來(lái)的廢水，含有 2%左右的甲醇，經(jīng)回收精餾塔進(jìn)料泵中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè)加壓后，進(jìn)入回收精餾塔 C15504，塔頂出來(lái)的氣相，進(jìn)回收精餾塔冷凝器E15509 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 45℃左右，進(jìn)入回流槽 T15504，回流槽出來(lái)的液體經(jīng)回收精餾塔回流泵加壓后，部分進(jìn)回收精餾塔頂部作回流液，其余去中間罐區(qū)的雜醇油儲(chǔ)罐。出加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。為了防止粗甲醇中的酸性物質(zhì)對(duì)管道和設(shè)備造成腐蝕，向粗甲醇中加入少量 5%左右的 NaOH 溶液，將粗甲醇的 PH 值控制在 ~8 左右。預(yù)精餾塔塔釜的預(yù)后甲醇經(jīng)液位控制后去加壓精餾塔進(jìn)一步精餾。預(yù)精餾塔 C15501 頂部出來(lái)的氣相，首先進(jìn)入預(yù)精餾塔一級(jí)冷凝器 E15506 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 ℃,冷卻下來(lái)的液體進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽 T15501 中；從預(yù)精餾塔一級(jí)冷凝器 E15506 出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)精餾塔二級(jí)冷凝器 E15515 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃左右,冷凝下來(lái)的液體進(jìn)入萃取槽 T15508 中，經(jīng)工藝水萃取后，甲醇水溶液進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽 T15501 中，萃取出來(lái)的物料去雜醇油罐；二級(jí)冷凝器中出來(lái)的帶有甲醇的不凝氣，進(jìn)排放槽 T15506 中，用水洗滌其中的甲醇后，不凝氣去放空總管。比兩塔工藝減少蒸汽消耗約 30%左右；操作的靈敏性比板式塔好，但其穩(wěn)定性不如板式塔好；采取了萃取精餾和共沸精餾工藝，有效解決了微量難分離組