【正文】 塔原料甲醇 氣相甲醇 釜殘液DME精餾塔 釜殘液 釜殘液回收塔 回收甲醇 產(chǎn)品DME（≥%）(2)反應在DME合成反應器中產(chǎn)生的反應如下所示:，該反應為放熱反應。(4)二甲醚精餾冷卻后得到的二甲醚液體被送入二甲醚精餾塔，在DME精餾塔中DME與甲醇和水分開，二甲醚產(chǎn)品從精餾塔頂部回收，而甲醇和水一起從塔底去除，并為原料甲醇提供預熱熱源。在塔頂回流罐中的液體一部分成為精餾塔回流液，而另一部分成為DME產(chǎn)品，產(chǎn)品被送出界區(qū)貯存。本裝置設備臺數(shù)較少，設備制作充分立足于國內(nèi)現(xiàn)狀，所有設備均能在國內(nèi)制造而不需進口，項目投資大為降低。DME合成塔中發(fā)生的化學反應為放熱反應。工藝設計的該催化劑可使甲醇的一次性轉(zhuǎn)化率≥80﹪，選擇性指標接近100﹪。該型催化劑在制備過程添加少量稀土元素，無有毒重金屬組份。本設計產(chǎn)品二甲醚可用作替代燃料或氣霧劑等化工原料，目前燃料級二甲醚尚未頒布國家標準，設計產(chǎn)品工藝指標可參照表（）。結(jié)合甲醇脫水反應式可得下式： 汽化塔及其附屬設備的計算選型 物料衡算已知F′=，xF′=90%，xD′=99%,xW′=%（以上均為質(zhì)量百分數(shù)）， 摩爾分率： 進料平均相對分子質(zhì)量 M平均=%+%=則進料摩爾流量為： 總物料 ； 易揮發(fā)組分 帶入數(shù)據(jù)解得：D=塔頂產(chǎn)品平均相對分子質(zhì)量為 M=%+(%)=塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量為 D==塔釜產(chǎn)品平均相對分子質(zhì)量為 M=%+(%)=塔釜產(chǎn)品質(zhì)量流量為 W== 物料衡算結(jié)果表單位進料F塔頂D塔釜W物料kg/hkmol/h組成質(zhì)量分率摩爾分率90%%99%%%% 甲醇水平衡時的t、x、y數(shù)據(jù) 平衡溫度t1008578液相甲醇x0氣相甲醇y0平衡溫度t7068液相甲醇x100氣相甲醇y100根據(jù)汽液平衡表（即xyt表），利用內(nèi)插法求解塔頂溫度tLD、tVD塔釜溫度tW 進料液溫度tF 回流比的確定：由圖可知進料平衡曲線為不正常平衡曲線，為減小誤差，用作圖法求最小回流比,由點a（XD,XD）向平衡線作切線，交軸于b（0，），即精餾操作線截距，所以，所以。平均相對揮發(fā)度α ：t=℃時 t=℃時 熱量衡算（1）加熱介質(zhì)和冷卻劑的選擇常用的加熱劑有飽和水蒸氣和煙道氣。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達1001000℃，適用于高溫加熱，缺點是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。常用的冷卻劑是水和空氣，應因地制宜加以選用。本設計選用20℃的冷卻水，選升溫10℃，即冷卻水的出口溫度為35℃。其中 ——甲醇的蒸發(fā)潛熱；水的蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系： ,其中——對比溫度。kmol1)Tc/K甲醇水10084309729由沃森公式計算塔頂溫度下的潛熱 ℃時，對甲醇: 蒸發(fā)潛熱: 對水，同理得 蒸發(fā)潛熱 對于全凝器作熱量衡算（忽略熱損失），選擇泡點回流，因為塔頂甲醇含量很高，與露點相接近，所以 代入數(shù)據(jù) 冷卻劑的消耗量 （3）加熱器的熱負荷及全塔熱量衡算(℃)飽和水蒸氣為加熱介質(zhì) 甲醇、水在不同溫度下混合的比熱容[單位：kcal/(kg.℃)]甲醇水甲醇 水 則有 kcal/h kcal/h對全塔進行熱量衡算 為了簡化計算，以進料焓，℃時的焓值為基準做熱量衡算塔釜熱損失為10%，則η=，則 式中 ——加熱器理想熱負荷； ——加熱器實際熱負荷；——塔頂餾出液帶出熱量； ——塔底帶出熱量。精餾段操作線方程為 ,截距 連接與q線交于d點，連接與d點，得提餾段操作線，然后由平衡線與操作線可得精餾塔理論板數(shù)為30塊，提餾段4塊，精餾段26塊。目前，填料的開發(fā)與應用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個方面進行。（3）塔徑設計計算汽化塔設計的主要依據(jù)和條件： 不同溫度下甲醇和水的密度物質(zhì)密度(kg/m3)溫度/℃5060708090100甲醇水750988741983731978721972713965704958物質(zhì)粘度（）℃℃℃甲醇水塔頂、塔底、進料條件下的流量及物性參數(shù)： 汽化塔塔頂數(shù)據(jù)結(jié)果表符號數(shù)值 汽化塔塔底數(shù)據(jù)結(jié)果表符號 數(shù)值 958 汽化塔進料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號數(shù)值精餾段及提餾段的流量及物性參數(shù)： 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表　精餾段提餾段氣相平均相對分子質(zhì)液相平均相對分子質(zhì)氣相密度液相密度氣相摩爾流量氣相質(zhì)量流量液相粘度液相摩爾流量液相質(zhì)量流量由氣速關(guān)聯(lián)式: 式中 ——干填料因子；——液體粘度，mPa精餾段：=，= kg/m3 ，=，=250 ，= mPa選取汽化塔的規(guī)格為：Ф2700/7001500,VN= 拉西環(huán)填料（4）填料層高度的計算精餾段： 查化工原理（天大修訂版下冊[10]）P191得 依經(jīng)驗數(shù)據(jù)取等板高度HETP=，則精餾段總壓降 提餾段： 查得 提餾段總壓降 全塔填料層總壓降 填料總高度 填料層高度和壓強降計算匯總表參數(shù)精餾段提餾段全塔壓降總壓降/Pa填料層高度/m751336211115 汽化塔附屬設備的選型計算（1）甲醇回流冷凝器選用管殼式冷凝器，被冷凝氣體走管間，以便于及時排出冷凝液，采用逆流換熱?！? △t==℃ =107 kcal/h 選用兩個塔底再沸器，則每個再沸器的換熱面積為：=/2=選取再沸器的型號為：Ф2733000，換熱面積為F= 合成塔及其附屬設備的計算選型 物料衡算進塔甲醇蒸汽流量 =由反應式 其單程轉(zhuǎn)化率為80%，DME選擇性≥99%則生成二甲醚的出塔流量為未反應的甲醇出塔流量為出塔水的流量為 合成塔的選?。汉铣伤某叽鐬榱⑹溅?0006680，催化劑載量V= 熱量衡算及附屬設備的選型計算（1）合成反應熱的計算：查天大四版物理化學上冊附錄得，反應放熱為:進塔甲醇蒸汽的熱量：其中 ——汽化塔塔頂餾出液帶出熱量；——℃加熱到240℃所需熱量；——℃時甲醇的比熱容，單位kcal/(kg——240℃時甲醇的比熱容；出塔混合液的熱量：損失的熱量取反應熱的10%則 根據(jù)經(jīng)驗值取混合液體的比熱容=(kg℃), ℃，℃，℃，則逆流： T ℃→℃ t 90℃ ← ℃ 取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)。℃)，則交換熱量為換熱面積 查文獻選取換熱器規(guī)格為: Φ4001500，換熱面積F= m2（4）第一冷凝器的計算選型：熱流體進口溫度170℃，出口溫度100℃；冷凝水的進口溫度20℃，出口溫度為35℃?！?，則交換熱量為換熱系數(shù)取K=700 W/(m2逆流： T 100℃→25℃ t 35℃← 20℃℃℃下的潛熱= kJ/mol. ， = kJ/mol. ， = kJ/mol.假設第一冷凝器的冷凝效率為80%，于是混合液的汽化潛熱可由下式計算取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則換熱面積為 查文獻得冷凝器的規(guī)格為Φ2732000，換熱面積F=： 初餾塔及其附屬設備的計算選型本塔設計為二甲醚、甲醇、水三組分的精餾計算，現(xiàn)做簡化設計，按二甲醚——甲醇兩組分精餾計算，因為水的沸點高于甲醇的沸點，可近似處理將水的流量并到甲醇中按二組分精餾計算設計初餾塔。 二甲醚甲醇平衡時的t、x、y數(shù)據(jù)平衡溫度/℃4050607080液相DME x/mol %氣相DME y/mol %平衡溫度/℃90100110120液相DME x/mol %氣相DME y/mol %00 物料衡算已知：進料， 二甲醚的摩爾流量為 ，甲醇的摩爾流量為 二甲醚的摩爾分率為，甲醇的摩爾分率為根據(jù)物料衡算方程解得 采用泡點進料q=1，由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求得進料溫