【正文】 應(yīng)后氣體帶走熱量 Q2=( + + ) () = 107kJ/h 反應(yīng)放出熱量 QR= 11770= 107 kJ/h 傳給換熱物質(zhì)的熱量 QC QC=Q1+QRQ2= 106 kJ/h 核算換熱面積，床層對(duì)壁給熱系數(shù)按式計(jì)算 0 . 73 . 5 ( ) e x p ( 4 . 6 )f p pt t f td G da dd? ??? 228 8 2 3 8 .4 8 6 4 0 3 9 0 .1 2 k g /( m h )5 7 5 0 ( 0 .0 2 2 )4G ?? ? ??? 5 5 5f51 . 6 3 1 0 3 9 . 2 9 1 . 7 5 1 0 2 0 . 5 3 1 . 8 1 0 4 0 . 1 81 . 7 2 2 9 1 0 p a s? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?％ ％ ％ 50 . 0 0 5 0 3 9 0 . 1 2 33071 . 7 2 2 9 1 0 3 6 0 0pfdG? ?????? 0 . 0 5 6 2 4 3 9 . 2 9 0 . 0 3 2 0 . 5 3 0 . 5 7 4 1 4 0 . 1 8f? ? ? ? ? ? ?％ ％ ％ 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 220 .2 5 8 9 w /(m k )0 .9 3 2 0 k J / ( m h k )??? ? ? 所以 0. 70 .9 3 2 0 0 .0 0 53 .5 ( 3 3 0 7 ) e x p ( 4 .6 )0 .0 2 2 0 .0 2 2ta ? ? ? ? ? ? 21 5 1 5 7 .6 k J / ( m h k )? ? ? 查得碳鋼管的熱導(dǎo)率 ?=(m? h? k)， 較干凈壁面污垢熱阻 Rst=105 (m? h? k)/ kJ， 代入總傳質(zhì)系數(shù) Kt的計(jì)算式，得 0051111 23 41 .5 31 k J / ( m h k )1 0. 00 25 0. 02 2 0. 02 2 1 4. 78 1015 15 7. 6 16 7. 5 0. 02 45 0. 02 7 27 17 .0tttsttmK ddRa d d a????? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? 整 個(gè) 反應(yīng)器床層可近似看成恒溫，均為 ，則傳熱推動(dòng)力 tm? ( 5 5 3 .1 5 5 1 0 ) ( 5 5 3 .1 5 5 1 5 ) 4 0 .6 5 K2mt ? ? ?? ? ? 需要傳熱面積為 ： 6 27 . 7 0 1 0 8 0 . 9 0 m2 3 4 1 . 5 3 1 4 0 . 6 5=CtmQA Kt ? ?? ??需 實(shí)際傳熱面積 t 2= = 3 . 1 4 0 . 0 2 2 5 . 7 5 7 5 0 2 2 6 4 .n 1mπ LdA ? ? ? ?實(shí) A 實(shí) A 需 ， 能滿足傳熱需求。由設(shè)計(jì)要求知， 塔頂液相組成 xD1=(均 為摩爾分?jǐn)?shù) ) xD2= xD3= 進(jìn)料液相組成 xF1= xF2= xF3= 以 ，對(duì)塔 1做物料衡算，由年產(chǎn) 40萬(wàn)噸二甲醚知， D1= F=D+W1 FxF1=DxD1+WxW1 解得 W1= xw1= 同理可計(jì)算出其它組分的含量，匯總于下表 ： 表 甲醚精餾塔的物料衡算 DME(1) 甲醇（ 2） 水 （ 3） 塔頂 y 進(jìn)料 xF 塔底 xw 查相關(guān)文獻(xiàn) [3]得，二甲醚、甲醇、水在 ，不同溫度下的汽液平衡數(shù)據(jù)列于下表 ： 表 汽液平衡數(shù)據(jù) 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 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 值 145℃ 下 K值 38℃ 下 a值 22 1 89℃ 下 a值 10 1 ℃ a值 1 由恩特伍德公式得 i i , D m mi( x ) R1q? ???? （ 1） i 1, Fix 1q? ??? ? ?? （ 2） 進(jìn)料狀態(tài)為飽和液體， q=1，則 i 1 , Fi x 22 0. 39 29 1 0. 20 53 0. 26 0. 40 180 22 1 0. 26? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? 用試差法求出 ?=，帶入（ 1）式 i i , D m mi( x ) 2 2 0 .9 9 8 7 1 0 .0 0 0 0 4 0 .2 6 0 .0 0 1 2 6R1 2 2 1 .5 9 5 1 1 .5 9 5 0 .2 6 1 .5 9 5? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 故 Rmin= 為實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)關(guān)鍵組分之間規(guī)定的分離要求，回流比必須大于它們的最小值，根據(jù) Fair和 Bolles 的研究結(jié)果， R/Rm的最優(yōu)值約為 ，但在比值稍大的 一 定 范圍 內(nèi) 接 近最 佳 條件 。則 回 流比R . .0 .? ? ?1 8 1 8 1 94 m inR R 1 1????? 查吉利蘭關(guān)聯(lián)圖可得 minN N 1 ? 在全回流下的最少理論板數(shù) Dw1212m inx()x[]x()xN loglog? ? 平均相對(duì)揮發(fā)度 3 2 2 1 0 .2 6 1 .8? ? ? ? ?頂 3 1 0 1 0 .7 1 .9? ? ? ? ?進(jìn) 3 7 .8 1 0 .8 5 1 .9? ? ? ? ?底 所以全塔平均相對(duì)揮發(fā)度 ?? 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 Dwm in0 .9 9 8 7()0 .0 0 0 0 4[]0 .0 0 2 2 0 .3 2 8 0N 2 3 .5 2 4? ? ?log 則 N 19 ? ?? N 41??快 計(jì)算加料位置 精餾段最少理論板數(shù) m i n0 . 9 9 8 7 0 . 3 9 2 9l o g [ ]0 . 0 0 0 0 4 0 . 2 0 5 3N 1 6 . 7 1 7l o g 1 . 9?? ? ?精 實(shí)際板層數(shù)的求取 進(jìn)料黏度：在 tD=89℃ ，查手冊(cè) [4]得 1 Pa sm? ?? 2 mPa s? ?? 3 s? ?? l g 0 . 3 9 2 9 l g (0 . 0 7 7 ) 0 . 2 0 5 3 l g (0 . 2 5 5 ) 0 . 4 0 1 8 l g (0 . 3 1 5 )LF? ? ? ? 求得 0 .1 7 3LF m Pa s? ?? 塔頂物料黏度： tD=38℃ ，查手冊(cè) [4]得 1 s? ?? 2 Pa s? ?? 3 s? ?? l g 0 . 9 9 8 7 l g (0 . 1 3 3 ) 0 . 0 0 0 0 4 l g (0 . 4 4 4 ) 0 . 0 0 1 2 6 l g (0 . 6 8 3 )LD? ? ? ? 求得 0 .1 3 3LD m Pa s? ?? 塔釜物料黏度： ??， 查手冊(cè)得 1 mPa s? ?? 2 s? ?? 3 s? ?? l g 0 . 0 0 2 2 l g (0 . 0 2 3 ) 0 . 3 2 8 0 l g (0 . 1 5 3 ) 0 . 6 6 9 8 l g (0 . 1 9 3 )LW? ? ? ? 求得 0 .1 7 8 m P a sLW? ?? 精餾段液相平均黏度： 0. 13 3 0. 17 3 0. 15 3 m Pa s22LD LF??? ? ?? ? ? ?精 提餾段液相平均黏度： 0. 17 8 0. 17 3 0. 17 6 m P a sLW LF??? ? ?? ? ? ?提 全塔液相平均黏度： 0 .1 5 3 0 .1 7 6 0 .1 6 5 m P a s22mmm ? ?? ? ? ?精 提提 全塔效率可用奧爾康公式： ( )TLE ?? ?? 計(jì)算 .4 9 (1 .9 0 .1 6 5 ) 0 .6 5TE ?? ? ? 則實(shí)際塔板數(shù) 41 62 E? ? ? ?實(shí) 實(shí)際進(jìn)料位置 17= 26 .2 23 5TNN E? ? ?進(jìn) 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 操作壓力的計(jì)算 DME 在常壓下的沸點(diǎn)是 ℃ ，所以如果選擇系統(tǒng)壓力在常壓下，則塔頂冷凝器很難對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。另一方面隨著操作壓力西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 增加 ,精餾操作所用的蒸汽、冷卻水、動(dòng)力消耗 也增加。這樣塔頂、塔底的公用工程就可以分別用冷凝水和中壓（ 1015kgf/cm2）蒸 汽來實(shí)現(xiàn)。在熱力學(xué)計(jì)算中，將 NRTL方程的模型參數(shù) ij? 整理成（ ? =） 2ij ijij ij bcT T??? ? ? (4) 式（ 4）中個(gè)二元體系的數(shù)值見表 4，表 43和表 44 中二甲醚（ 1） 甲醇（ 2）、二甲醚（ 1） 水（ 2）、甲醇（ 1） 水（ 2）各二元體系的模型是利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)整理得到的。計(jì)算結(jié)果如下： 塔頂溫度 38DtC?? 進(jìn)料板溫度 89FtC?? 塔底溫度 ?? 精餾段平均溫度 1 (3 8 8 9 ) / 2 6 3 .5m ? ? ? ? 提餾段平均溫度 2 (8 9 1 4 5 .8 ) / 2 1 1 7 .4m ? ? ? ? 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ： 0 . 9 9 8 7 4 6 0 . 0 0 0 0 4 3 2 0 . 0 0 1 2 6 1 8 4 5 . 9 6k g / k m o lV D mM ? ? ? ? ? ? ? 0 . 9 0 4 2 4 6 0 . 0 0 0 8 3 2 0 . 0 9 5 1 8 4 3 . 3 3 k g / k m o lL D mM ? ? ? ? ? ? ? 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ： 0 . 3 9 2 9 4 6 0 . 2 0 5 3 3 2 0 . 4 0 1 8 1 8 3 1 . 8 8 k g / k m o lVFmM ? ? ? ? ? ? ? 0 . 8 8 9 1 4 6 0 . 0 4 7 6 3 2 0 . 0 6 3 3 1 8 4 3 . 5 6 k g / k m o lL F mM ? ? ? ? ? ? ? 塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ： 0 . 0 1 9 0 4 6 0 . 3 6 1 0 3 2 0 . 6 2 0 0 1 8 2 3 . 5 9 k g / k m o lVFmM ? ? ? ? ? ? ? 0 . 0 0 2 2 4 6 0 . 3 2 8 0 3 2 0 . 6 6 9 8 1 8 2 2 . 6 5 k g / k m o lL F mM ? ? ? ? ? ? ? 精餾段平均摩爾質(zhì)量 ： ( 4 5 . 9 6 3 1 . 8 8 ) / 2 3 8 . 9 2k g / k m o lVmM ? ? ? ( 4 3 . 3 3 4 3 . 5 6 ) / 2 4 3 . 4 5 k g / k m o lLmM ? ? ? 提餾段平均摩爾質(zhì)量 ： ( 3 1 . 8 8 2 3 . 5 9 ) / 2 2 7 . 7 4k g / k m o lVmM ? ? ? ( 4 3 . 5 6 2 2 . 6 5 ) / 2 3 3 . 1 1 k g / k m o lLmM ? ? ? 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 平均密度計(jì)算 氣相平均密度計(jì)算 精餾段氣相密度 38 1 5 .6 3 8 .9 2 1 1 .3 4 k g / m8 .3 1 4 ( 6 3 .5 2 7 3 .1 5 )m V mV1mPMρ = RT ????? 提餾段氣相密度 38 2 7 .5 2 7 .7 4 7 .0 7 k g / m8 .3 1 4 ( 1 1 7 .4 2 7 3 .1 5 )2 m V mVmPMρ = RT ????? 全塔氣相平均密度 9 2 0 52V .? ?? 3kg/m（ 1 1 .3 4 + 7 .0 7 ） 液相平均密度計(jì)算 平均密度依下 式計(jì)算，即 1i iVm a ?? ?? 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由 tD=38℃ ，查手冊(cè) [4]得 31 ? ? 32 ? ?