【正文】 MC） ,塔底為 DMC，由于恒沸物與DMC 之間的沸點(diǎn)相差較大，因此 DMC 也較容易分離。附圖二 草酸二甲酯合成過(guò)程中低壓恒沸精餾高壓恒沸精餾雙塔分離低濃度碳 2 所示，MEDMCDMO 混合液由儲(chǔ)槽（V101）經(jīng)泵（P101）送入草酸二甲酯分離塔（T101 ） ，甲醇與恒沸物（ME/DMC）從塔頂餾出，經(jīng)冷凝器（E101）冷凝器至液體，流入儲(chǔ)槽（V103） ，塔頂產(chǎn)物為草酸二甲酯（DMO） ，經(jīng)冷卻器（E107）冷卻后流入DMO 儲(chǔ)槽（V102） ，E102 為 T101 塔再沸器，提供精餾塔的熱量。 T101 餾儲(chǔ)液 MEDMC 混合液由 V103 進(jìn)入甲醇分離塔的減壓恒沸精餾（T102） ，T102 為真空操作，料液直接吸入，此外，T103 塔頂恒沸物（ME/DMC 混合液）由恒沸物儲(chǔ)槽（V114）吸入進(jìn)入 T102 塔，塔頂餾出液經(jīng)冷凝器（E103）采用冷鹽水冷凝成液體，然后流入中間槽（ V104） ，中間槽（V104）與真空裝置連接，使 T102 塔維持在減壓下進(jìn)行操作。恒沸物儲(chǔ)槽（V110）的 ME 與 DMC 混合液，由泵（ P102）送至碳酸二甲酯分離塔（T103） ，T103 為加壓操作，塔頂餾出的恒沸物經(jīng)冷凝器（E105）冷凝后進(jìn)入中間槽（V111） ，然后流入恒沸物接收槽（V112） ，最后流入恒沸物儲(chǔ)槽（V113/V114） ，恒沸物儲(chǔ)槽（V113/V114）交替使用（加壓/ 常壓） ，以有利于恒沸物進(jìn)入 T102 塔。塔頂產(chǎn)物 DMC 經(jīng)冷卻器（E108）冷卻后送入中間槽（V115） ，然后壓送至儲(chǔ)槽（V116） 。 主要用途： 用作溶劑，用于有機(jī)合成。 危險(xiǎn)性概述侵入途徑： 吸入食入經(jīng)皮吸收 毒性： 屬微毒類(lèi) LD50：13000mg／kg(大鼠經(jīng)口) ； 6000mg／kg( 小鼠經(jīng)口) LC50：該物質(zhì)對(duì)環(huán)境有危害，應(yīng)特別注意對(duì)水體的污染。本品對(duì)皮膚有刺激作用， 其蒸氣或煙霧對(duì)眼睛、粘膜和上呼吸道有刺激作用。 眼睛接觸： 立即翻開(kāi)上下眼瞼，用流動(dòng)清水沖洗 15 分鐘。 吸入： 脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。就醫(yī)。 接觸控制和個(gè)體防護(hù)工程控制： 生產(chǎn)過(guò)程密閉，加強(qiáng)通風(fēng)。 眼睛防護(hù)： 必要時(shí)戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。 手防護(hù)： 戴防護(hù)手套。工作后，淋浴更衣。 第三章 工藝計(jì)算第一部分 反應(yīng)段1 .物料衡算5000 噸/年（300 天） MDMC=90g/mol，M meth=32g/mol，M DMO=118g/mol反應(yīng)方程式：CO（g）+ 2（g）+2CH 3OH（g）→DMC （g）+H2O（g） （1 ） 2CO（g）+ 2（g）+2CH 3OH（g）→DMO （g）+H2O（ g） （ 2）DMC 日產(chǎn)量為 691 Kg/h每個(gè)精餾塔物料損耗 %，反應(yīng)段物料損 2%,則反應(yīng)生成的 DMC 的量為 Kmol/h綜上：DMC 日產(chǎn)量 701 Kg/h，合 Kmol/h已知 DMC 的收率為 %，則： Y=生成 DMC 所消耗的關(guān)鍵組分量/關(guān)鍵組分的起始量算得甲醇進(jìn)量為 Kmol/h（進(jìn)入預(yù)熱器中物質(zhì)的量） ，反應(yīng)（1）消耗的甲醇量為 2DMC=2= Kmol/h已知甲醇的轉(zhuǎn)化率為 20%，則： 反應(yīng)器中反應(yīng)了的甲醇/加入反應(yīng)器中的甲醇=20%即 n 反應(yīng) /=20%，n 反應(yīng) = Kmol/h則反應(yīng)（2）中甲醇的反應(yīng)量為 = Kmol/h生成的 DMO 量為 Kmol/h下面計(jì)算預(yù)熱器中各物質(zhì)的量甲醇的物質(zhì)的量= Kmol/h，即 Kg/h，已知反應(yīng)器進(jìn)料氣相組成：20% 甲醇 ,65%CO,6%O2,9%N2。所以：甲醇： Kg/hCO： Kg/hO2： Kg/hN2： Kg/h原料各物質(zhì)的純度取 %，原料進(jìn)料各物質(zhì)的質(zhì)量為甲醇： Kg/hCO： Kg/hO2： Kg/hN2： Kg/h 出反應(yīng)段后經(jīng)過(guò)水分離塔進(jìn)行吸附分離水，此段物料損失不計(jì)，經(jīng)水分離塔后進(jìn)入汽液分離器，此段物料損失不計(jì)，經(jīng)過(guò)汽液分離器后產(chǎn)物成分為甲醇，DMO,DMC,然后進(jìn)入 DMO 分離塔進(jìn)行 DMO 的分離。出反應(yīng)段后各物質(zhì)的質(zhì)量為：CO 的質(zhì)量為：（）98%= Kg/h；(氣液分離器分離)O2 的質(zhì)量為：（）98%= Kg/h；（氣液分離器分離）N2 的質(zhì)量為： Kg/h；（氣液分離器分離）水的質(zhì)量為：（+） 1898%= Kg/h（水吸附分離）甲醇的質(zhì)量為： Kg/h；（進(jìn)入 DMO 分離塔）DMC 的質(zhì)量為：701 Kg/h；（進(jìn)入 DMO 分離塔）DMO 的質(zhì)量為： Kg/h；（進(jìn)入 DMO 分離塔）表 31 物料衡算表物質(zhì) 原料進(jìn)料量/（Kg/h）預(yù)熱器各物質(zhì)的質(zhì)量/（Kg/h）反應(yīng)或生成各物質(zhì)的質(zhì)量/（Kg/h）出反應(yīng)段各物質(zhì)的質(zhì)量/（Kg/h）進(jìn)入 DMO 分離塔各物質(zhì)的質(zhì)量/（Kg/h）甲醇 反應(yīng) CO 反應(yīng) 0O2 反應(yīng) 0N2 0 反應(yīng) 0H2O 0 0 生成 0DMC 0 0 生成 701 701DMO 0 0 生成 通常在低于幾千個(gè)千帕的壓力下，理想氣體方程往往能滿足工程的要求。CO,O 2,N2 進(jìn)入預(yù)熱器升溫至 125℃，甲醇迅速氣化至 125℃，被高速氣流送向反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。查有關(guān)文獻(xiàn)有以下數(shù)據(jù)表 32 標(biāo)況下進(jìn)料物料的熱力學(xué)數(shù)據(jù)【1】 【2】物質(zhì) △ fHm / △ fGm △ fSm Cp (J/(molK) =a+bT+cT2 a 103 b 106c甲醇（g） H2O (g) CO（g） O2（g） 0 0 N2（g） 0 0 DMC（g） 預(yù)熱器中熱量衡算甲醇 25℃，2Mpa—125℃，2MPa△H apv=A(1T/Tc)n，A=,T c=，T=298K，n=∴△H apv= KJ/mol△H=∫ （ a+bT+cT2）dT3982 = KJ/mol △H meth=△H+△H apv=+= KJ/molO 2 25℃，2Mpa—125℃，2MPa△H=∫ （ a+bT+cT2）dT398 = KJ/molCO 25℃，2Mpa—125℃，2MPa△H=∫ （ a+bT+cT2）dT3982 = KJ/molN 2 25℃，2Mpa—125℃，2MPa△H=∫ （ a+bT+cT2）dT398 = KJ/mol預(yù)熱器中各物質(zhì)需要的熱量為： Qmeth=1000=106 KJ/h QO2=1000=105 KJ/h QCO=1000=106 KJ/h QN2=1000=105 KJ/h進(jìn)入預(yù)熱器總的熱量為 Q= Qmeth+ QO2+ QCO+ QN2 =106 KJ/h表 33 預(yù)熱器熱量衡算表預(yù)熱器（CH 3OH，CO，N 2，N 2）需輸入的熱量物 質(zhì) n(kmol/h)蒸發(fā)熱(kJ/mol/h)+n△Hapv1TPnCd?（ 氣 ）(104kJ/h)CH3OH CO 0 N2 0 O2 0 ?h/??總 輸 入預(yù)熱器中通入 180℃，1MPa 的飽和水蒸氣，出預(yù)熱器時(shí) 125℃，1MPa 的未飽和水。m+( h1 h2)K)(2)狀態(tài) S2 到狀態(tài) S3 的焓變和熵變△H 23=0(氣體可看做理想氣體，溫度不變，焓值不變) △S 23=Rln（P 2/P1）=ln （2/） = J/(molK)（4）狀態(tài) S5 到狀態(tài) S6 的焓變和熵變△H 56=∫ Cp，M,DMC dT +∫ Cp，M,H2O dT29832983 =（S 4）T 2（125℃）P2(2MPa)DMC(g)+ H2O (g) = KJ/mol△S 56=∫ Cp，MDMC dlnT +∫ Cp，M H2O dlnT29832983== J/(molK)(6) 狀態(tài) S3 到狀態(tài) S4 的焓變和熵變△H 34=△H 16△H 12△H 23△H 45△H 56=+ = KJ/mol △S 34=△S 16△S 12△S 23△S 45△S 56=++= J/(molK))KJ/mol KJ/mol J/(molK)(2) 狀態(tài) S2 到狀態(tài) S3 的焓變和熵變△H 23=0(氣體可看做理想氣體，溫度不變，焓值不變)△S 23=Rln（P 2/P1）=ln （2/） = J/(molK)（4）狀態(tài) S5 到狀態(tài) S6 的焓變和熵變△H 56=∫ Cp，M,DMO dT +∫ Cp，M,H2O Dt29832983 == KJ/mol△S 56=∫ Cp，MDMO dlnT +∫ Cp，M H2O dlnT29832983 == J/(molK)(6) 狀態(tài) S3 到狀態(tài) S4 的焓變和熵變△H 34=△H 16△H 12△H 23△H 45△H 56=+= KJ/mol△S 34=△S 16△S 12△S 23△S 45△S 56=++ = J/(molm+( h2 h1)I=n=13所編程序如下：fx=inline(39。)。且為了能滿足列管內(nèi)的活塞流模型，選取高徑比為 20，故裝填高度為 6m。??=??????單 管 = 6=查得塔經(jīng)的計(jì)算公式有 39。b ；mdt ??? 一般取 ,取239。 ??管子按正三角形排列如下圖圖51 反應(yīng)器列管排列示意圖則橫過(guò)管中心線的管數(shù)為 nc1.?可得 .???)4(0???所以，可得圓整后取反應(yīng)器外徑為1900mm。 ???????=????????20????(1?????????) ????=??+??(1???????) ??=????????0??式中 p——壓力，Pa。而取 查各組分的粘度后計(jì)算混合粘度為??0=3????,????=,??=??????3??=10?6???????,????=6???? 則： ??=610?310?6 = ????=+150(1?)= ???=6(1?)=?????? 機(jī)械強(qiáng)度的計(jì)算和校核(1) 設(shè)計(jì)的選材考慮到使用溫度、 需用應(yīng)力、 壓力及材料的焊接性能等 ， 在設(shè)計(jì)中選?。簹んw、 列管、 管板、 封頭、 法蘭、支座、 折流板材料為 Q235A。 封頭的設(shè)計(jì) 選用橢圓形封頭，因反應(yīng)器直徑為了1300mm,查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，封頭高350mm,厚度為筒體厚度10mm，直邊高度h==*1300=250mm (1) 反應(yīng)器進(jìn)口由已知條件： 進(jìn)料甲醇摩爾流量：F0= ????????/?進(jìn)料比 CH3OH:CO:O2:N2=:::摩爾比：CH3OH:CO:O2:N2=:::在 120℃，10atm 的條件下，各組分密度（ ）：????/??3CH3OH：。 O2：。高度按一般工藝經(jīng)驗(yàn)取4m,塔徑為12002022mm時(shí)時(shí)需開(kāi)4個(gè)Φ50mm的排氣孔。 防火層的設(shè)計(jì) 考慮到裙座的防火問(wèn)題，在裙座內(nèi)外側(cè)均敷設(shè)防火層，防火材料為石棉水泥層, 厚度為50mm。則所用加熱的蒸汽量為：Gh= Q/r=106/(103)=（2）冷凝器，其比熱Cp= J/(kg.℃) ，則所用冷凝的水用量為： cG)2580(????tCQp= 設(shè)備計(jì)算（1）設(shè)置單位 選擇“Si”制，將“Presure”設(shè)置為“Mpa” ，單擊“OK”。同理選中第二組分1798碳酸二甲酯，第三組分276草酸二甲酯，點(diǎn)擊“OK” 。同樣，點(diǎn)擊 “Thermophysical” →“enthalpy”，選擇SRK方程，點(diǎn)擊“ OK”即可。其中溫度、壓力和氣象組成三者可任選兩個(gè)填入，在此處填入的為溫度、壓力，注意：不可三者都填。（5）詳細(xì)定義各單元操作 雙擊塔 1（設(shè)備 1） ，可得如下畫(huà)面，其中在“Light key split”中填入 xD，在“Heavy key split”中填入 1?xD，在 R/Rmin 中填入一個(gè)倍數(shù)，如 。（6）運(yùn)行模擬計(jì)算，并顯示計(jì)算結(jié)果 可知運(yùn)算的的理論板數(shù)為18塊(不包括冷凝器和再沸器)，進(jìn)料板是第9塊，單擊“OK”