【正文】 出的 乙醇 排除經 E109 乙醇采出冷卻器冷卻后排入 V105 乙醇采出槽由 P107 乙醇采出泵輸出儲藏。 已知：進料的 M =進料流量 F= sw =61000kg/h，甲醇的質量分率 tW =95%，水的質量分率 tW =%，輕餾分的質量分率 tW =%，另有雜醇和乙醇的量較少，這里忽略不計。 進料的摩爾流量 MwF s? =61000/=甲醇的摩爾分率 （（ 9561000/100） /32） / = 水的摩爾分率 （（ 61000/100） /18） /= 則 Fx == 根 據(jù)工藝流程圖，確定塔頂產品的摩爾流量和塔頂產品組成 蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 18 頁 D=根據(jù)物料衡算方程 ??? WDF W= WDF xWxDxF ????? 計算出 =+ WW xx ? = 由于輕餾 分是多種物質的混合物，因此無法得到其物性參數(shù)以及輕餾分與重組分甲醇的平衡數(shù)據(jù)，所以無法計算對預精餾塔進行物料衡算和能量橫算，以及填料層高度，塔徑的計算，但預精餾塔屬于本設計第一個塔設備，也是關鍵設備之一，所以對預精餾塔的設備參數(shù)選取實際現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，這里給予說明。 塔頂空間是塔 頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線距離。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。 本設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。 塔底空間是指塔底第一塊板 到塔底切線的距離。本設計取塔底空間為 。座圈上開有人孔、引出管孔、排氣孔和排污孔。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎環(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 料管蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 19 頁 中心線至基礎環(huán)的高度 H 兩部分組成。 圖 21 塔底裙座結構圖 本設計中采用圓柱型裙座，裙座高度選取 7m。 物料衡算 已知 ： M =進料流量 F= sw =tW =13% (乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計 )。 Ct BAP ????lg 式中 ?P 飽和蒸汽壓， KPa； t物系溫度， ℃ 。 甲醇的安托因常數(shù)為 A=， B=， C= CT BAP ????ln 式中 ?P 飽和蒸汽壓， mmHg； T物系溫度， K。 +1=蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 22 頁 ??VV39。飽和水蒸汽是一種應用最廣的加熱劑。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達 100～ 1000℃ ，適用于高溫加熱。本設計選用 （溫度為 180℃ ）的低壓蒸汽作為加熱介質，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會相應降低，塔結構也不復雜。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，如冷凍鹽水、氟利昂等。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32℃ 。 冷凝其的熱負荷 ? ?LDVDC IIVQ ?? 蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 23 頁 其中 VDI 塔頂上升蒸汽的焓 LDI 塔頂餾出液的焓 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 ） 【 9】 ?CQ =107 kJ/h ?Dt ℃ 下，水的比熱容為 ? ?CkgkJC pc ??? /2 6 ? ? ???? 12 ttC QW pc CC ? ? ??? ? 324226 7 kg/h 在 Wt =℃ 下，甲醇的汽化熱為 ，水的汽化熱為 kJ/kg 選用 （ 700kpa， 180℃ ）低壓蒸汽為加熱介質 再沸器的熱負荷為 ? ?LWVWB IIVQ ?? 39。BLWVW rII =則 ?BQ =107 kJ/h 加熱蒸汽消耗量為 ? ?12 ttc QW pc Cc ?? 有附錄查得 P 為 700kpa 時水的汽化熱為 kJ/kg。 精餾段操作線方程為 11 ???? RxxRRy D 截距 ???? D 連接（ Dx ， Dx ），（ 0， 1?RxD ）與 q 線交于 d 點，連接（ Wx ， Wx ）與 d 點，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Wx 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。 [10] 精餾塔主要尺寸的設計計算 [5] 表 25 水在不同溫度下的密度 溫度 /℃ 60 70 80 90 100 110 密度 /(g/ cm3) 表 26 甲醇在不同溫度下的密度 溫度 /℃ 10 20 30 40 50 60 密度 /(g/ cm3) 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 / smPa? 用內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： ??? ???? 水水 ?? 9 71 71 65 8090 g/ cm3 ??? ???? 水水 ?? 5 22 22 14 5354 smPa? 蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 26 頁 表 29 水和甲醇在不同溫度下的密度 溫度 /℃ ?Dt ?Wt ?Ft 水密度 /(g/ cm3) 甲醇密度 /(g/ cm3) 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 /( smPa? ) ? ? ?????? DD xMxMM 121 +（ ） =??? VMV1 =??? LML1 =?Dx ? 1a =， 2a = ??? 22111 ??? aaL ?? 3/g 所以 ?L? g/ cm3= kg/ m3 ? ? ??? ??? ? kg/ m3 ? ? ???? DDL xx 121 ??? +（ ） = smPa? 塔頂出 料口質量流量： D== kg/h 蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 27 頁 表 211 塔頂部數(shù)據(jù)結果表 符號 kmolkgM/ 3/mkgV? 3/mkgL? smPaL?? ? ? ? ?hk m o lhkg D //// 摩爾質量 流量 數(shù)值 ? ? ?????? WW xMxMM 121 +()=? ? ??? ??? ? kg/ m3 由于 Wx =? 1a =， 2a = ??? 22111 ??? aaL ?? 3/g 所以 ?L? g/ cm3=? ? ???? WWL xx 121 ??? +（ ） = smPa? ??? 39。3 VMV =??? 39。2 VV =精餾段： ??? LML2 =提餾段： ??? 39。2 LML =? ? ???? FFL xx 121 ??? +()= smPa? 進料質量流量： F=表 213 進料數(shù)據(jù)結果表 符號 kmolkgM/ 3/mkgV? 3/mkgL? smPaL?? ? ? ? ?hk m o lhkg F //// 摩爾質量 流量 數(shù)值 和物性參數(shù) ????? 2 9 1 1 7 0 21 VVV ??? kg/ m3 ????? 2 3 9 22 21 LLL ??? 3 ????? 2 0 3 9 5 3 9 22 21 VVV ????? 2 8 3 8 0 6 6 42 21 LLL 蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 29 頁 ????? 2 LFLDL ??? smPa? ????? 2 32 VVV ??? 3 ????? 2 2 3 52 32 LLL ??? kg/ m3 ????? 2 8 9 4 0 3 9 22 39。2 VVV ????? 2 7 7 2 0 6 1 62 39。2 LLL ????? 2 LFLWL ??? smPa? 塔頂： ???? 36 0097 39 2111 VS VV ?塔底： ???? 360 0820 44339。 SSS VVV 蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 30 頁 表 214 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結果表 精餾段 提餾段 氣相密度 ? ?3/ ??mkgV? 液相密度 ? ?3/ ??mkgL? 氣相摩爾流量 ? ?1/ ??hkmol 氣相質量流量 ? ?1/ ??hkg 液相黏度 / smPa? 液相摩爾流量 ? ?1/ ??hkmol 液相質量流量 ? ?1/ ??hkg 填料的選擇 填料是填料塔的核心構件，它提供了氣液兩相接觸傳質與傳熱的表面，與塔內件一起決定了填料塔 的性質。 【 11】 本設計選用規(guī)整填料，規(guī)整填料是一種在塔內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、傳熱效果。 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/m CB250Y 12 250 ~3 97 104 塔徑設計的計算 由氣速關聯(lián)式 蘭州理工大學石油化工學院畢業(yè)設計 第 31 頁 8141 ???????????????????????? ???????????LGLLGf GLAagu ?????? 式中 2?a干填料因子； L? 液體粘度， smPa? ； A金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料為 ； GL、 液體、氣體質量流速； LG ??、 氣體、液體密度； g重力加速度