【正文】 5.在 ℃溫度下，根據(jù)安托因公式計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?=。中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁圖 24 加壓塔底裙座結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計中采用圓柱型裙座，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。座圈上開有人孔、引出管孔、排氣孔和排污孔。本設(shè)計取塔底空間為。(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)計選用的是槽式液體分布器和槽盤式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問題，壓降小、負荷彈性大。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荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合，應用范圍非常廣泛。一級槽通過槽底開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)計選用的是槽式液體分布器和槽盤式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問題，壓降小、負荷彈性大。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 中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁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? 填料層高度的計算 所選的規(guī)整的參數(shù)為型號 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中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁空塔氣速 =?體積流量 39。所選的規(guī)整的參數(shù)為型號 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中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 塔徑設(shè)計的計算由氣速關(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，同時還可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中可以達到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁表 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?進料質(zhì)量流量：F= 42823kg/h表 213 進料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號 kmolgM/3/gV?3/mkLsPaL?????hkolgF//摩 爾質(zhì) 量 流 量數(shù)值 kg/ m3?????中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 ????? 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)計計算表 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)插法可以計算出水和甲醇在塔頂、塔底和進料溫度下的密度和黏度舉例：中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 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中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁表 211 塔頂部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號 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，連接（ ， ）與 d 點，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，利用作圖法畫出理論板數(shù)，如圖所示，梯級數(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 時水的汽化熱為 kJ/kg。冷凝器的熱負荷 ??LDVCIQ?? 其中 塔頂上升蒸汽的焓VDI 塔頂餾出液的焓L對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行計算，則全凝器的熱負荷為（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)再沸器的熱負荷為 ??LWVBIQ??39。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃。受當?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，不但成本會相應降低，塔結(jié)構(gòu)也不復雜。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達 100～1000℃，適用于高溫加熱。飽和水蒸汽是一種應用最廣的加熱劑。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，℃。 加壓精餾塔工藝計算 物料衡算已知： =進料流量 F= ==13% 另外還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計。蒸汽冷凝液去 E15501。 回收精餾系統(tǒng)常壓精餾塔底出來的廢水，含有 2%左右的甲醇，經(jīng)回收精餾塔進料泵中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁加壓后，進入回收精餾塔 C15504，塔頂出來的氣相，進回收精餾塔冷凝器E15509 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 45℃左右，進入回流槽 T15504，回流槽出來的液體經(jīng)回收精餾塔回流泵加壓后，部分進回收精餾塔頂部作回流液，其余去中間罐區(qū)的雜醇油儲罐。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。預精餾塔塔釜的預后甲醇經(jīng)液位控制后去加壓精餾塔進一步精餾。預精餾塔 C15501 頂部出來的氣相，首先進入預精餾塔一級冷凝器 E15506 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 ℃,冷卻下來的液體進入預精餾塔回流槽 T15501 中；從預精餾塔一級冷凝器 E15506 出來的氣體進入預精餾塔二級冷凝器 E15515 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40℃左右,冷凝下來的液體進入萃取槽 T15508 中，經(jīng)工藝水萃取后，甲醇水溶液進入預精餾塔回流槽 T15501 中，萃取出來的物料去雜醇油罐；二級冷凝器中出來的帶有甲醇的不凝氣，進排放槽 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