【正文】 MC） ,塔底為 DMC，由于恒沸物與DMC 之間的沸點相差較大，因此 DMC 也較容易分離。附圖二 草酸二甲酯合成過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 混合液由儲槽（V101）經泵（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，經冷凝器（E101）冷凝器至液體，流入儲槽（V103） ，塔頂產物為草酸二甲酯（DMO） ，經冷卻器（E107）冷卻后流入DMO 儲槽（V102） ，E102 為 T101 塔再沸器，提供精餾塔的熱量。 T101 餾儲液 MEDMC 混合液由 V103 進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）由恒沸物儲槽（V114）吸入進入 T102 塔，塔頂餾出液經冷凝器（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 塔維持在減壓下進行操作。恒沸物儲槽（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冷凝器（E105）冷凝后進入中間槽（V111） ，然后流入恒沸物接收槽（V112） ，最后流入恒沸物儲槽（V113/V114） ，恒沸物儲槽（V113/V114）交替使用（加壓/ 常壓） ，以有利于恒沸物進入 T102 塔。塔頂產物 DMC 經冷卻器（E108）冷卻后送入中間槽（V115） ，然后壓送至儲槽（V116） 。 主要用途： 用作溶劑，用于有機合成。 危險性概述侵入途徑： 吸入食入經皮吸收 毒性： 屬微毒類 LD50：13000mg／kg(大鼠經口) ； 6000mg／kg( 小鼠經口) LC50：該物質對環(huán)境有危害，應特別注意對水體的污染。本品對皮膚有刺激作用， 其蒸氣或煙霧對眼睛、粘膜和上呼吸道有刺激作用。 眼睛接觸： 立即翻開上下眼瞼，用流動清水沖洗 15 分鐘。 吸入： 脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。就醫(yī)。 接觸控制和個體防護工程控制： 生產過程密閉，加強通風。 眼睛防護： 必要時戴化學安全防護眼鏡。 手防護： 戴防護手套。工作后，淋浴更衣。 第三章 工藝計算第一部分 反應段1 .物料衡算5000 噸/年（300 天） MDMC=90g/mol，M meth=32g/mol，M DMO=118g/mol反應方程式：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 日產量為 691 Kg/h每個精餾塔物料損耗 %，反應段物料損 2%,則反應生成的 DMC 的量為 Kmol/h綜上：DMC 日產量 701 Kg/h，合 Kmol/h已知 DMC 的收率為 %，則： Y=生成 DMC 所消耗的關鍵組分量/關鍵組分的起始量算得甲醇進量為 Kmol/h（進入預熱器中物質的量） ，反應（1）消耗的甲醇量為 2DMC=2= Kmol/h已知甲醇的轉化率為 20%，則： 反應器中反應了的甲醇/加入反應器中的甲醇=20%即 n 反應 /=20%，n 反應 = Kmol/h則反應（2）中甲醇的反應量為 = Kmol/h生成的 DMO 量為 Kmol/h下面計算預熱器中各物質的量甲醇的物質的量= Kmol/h，即 Kg/h，已知反應器進料氣相組成：20% 甲醇 ,65%CO,6%O2,9%N2。所以：甲醇： Kg/hCO： Kg/hO2： Kg/hN2： Kg/h原料各物質的純度取 %，原料進料各物質的質量為甲醇： Kg/hCO： Kg/hO2： Kg/hN2： Kg/h 出反應段后經過水分離塔進行吸附分離水，此段物料損失不計，經水分離塔后進入汽液分離器，此段物料損失不計，經過汽液分離器后產物成分為甲醇，DMO,DMC,然后進入 DMO 分離塔進行 DMO 的分離。出反應段后各物質的質量為：CO 的質量為：（）98%= Kg/h；(氣液分離器分離)O2 的質量為：（）98%= Kg/h；（氣液分離器分離）N2 的質量為： Kg/h；（氣液分離器分離）水的質量為：（+） 1898%= Kg/h（水吸附分離）甲醇的質量為： Kg/h；（進入 DMO 分離塔）DMC 的質量為：701 Kg/h；（進入 DMO 分離塔）DMO 的質量為： Kg/h；（進入 DMO 分離塔）表 31 物料衡算表物質 原料進料量/（Kg/h）預熱器各物質的質量/（Kg/h）反應或生成各物質的質量/（Kg/h）出反應段各物質的質量/（Kg/h）進入 DMO 分離塔各物質的質量/（Kg/h）甲醇 反應 CO 反應 0O2 反應 0N2 0 反應 0H2O 0 0 生成 0DMC 0 0 生成 701 701DMO 0 0 生成 通常在低于幾千個千帕的壓力下，理想氣體方程往往能滿足工程的要求。CO,O 2,N2 進入預熱器升溫至 125℃，甲醇迅速氣化至 125℃，被高速氣流送向反應器進行反應。查有關文獻有以下數(shù)據表 32 標況下進料物料的熱力學數(shù)據【1】 【2】物質 △ 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預熱器中各物質需要的熱量為： Qmeth=1000=106 KJ/h QO2=1000=105 KJ/h QCO=1000=106 KJ/h QN2=1000=105 KJ/h進入預熱器總的熱量為 Q= Qmeth+ QO2+ QCO+ QN2 =106 KJ/h表 33 預熱器熱量衡算表預熱器（CH 3OH，CO，N 2，N 2）需輸入的熱量物 質 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 入預熱器中通入 180℃，1MPa 的飽和水蒸氣，出預熱器時 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=查得塔經的計算公式有 39。b ；mdt ??? 一般取 ,取239。 ??管子按正三角形排列如下圖圖51 反應器列管排列示意圖則橫過管中心線的管數(shù)為 nc1.?可得 .???)4(0???所以，可得圓整后取反應器外徑為1900mm。 ???????=????????20????(1?????????) ????=??+??(1???????) ??=????????0??式中 p——壓力，Pa。而取 查各組分的粘度后計算混合粘度為??0=3????,????=,??=??????3??=10?6???????,????=6???? 則： ??=610?310?6 = ????=+150(1?)= ???=6(1?)=?????? 機械強度的計算和校核(1) 設計的選材考慮到使用溫度、 需用應力、 壓力及材料的焊接性能等 ， 在設計中選?。簹んw、 列管、 管板、 封頭、 法蘭、支座、 折流板材料為 Q235A。 封頭的設計 選用橢圓形封頭，因反應器直徑為了1300mm,查化工設備機械基礎，封頭高350mm,厚度為筒體厚度10mm，直邊高度h==*1300=250mm (1) 反應器進口由已知條件： 進料甲醇摩爾流量：F0= ????????/?進料比 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：。高度按一般工藝經驗取4m,塔徑為12002022mm時時需開4個Φ50mm的排氣孔。 防火層的設計 考慮到裙座的防火問題，在裙座內外側均敷設防火層，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= 設備計算（1）設置單位 選擇“Si”制，將“Presure”設置為“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，點擊“OK” 。同樣，點擊 “Thermophysical” →“enthalpy”，選擇SRK方程，點擊“ OK”即可。其中溫度、壓力和氣象組成三者可任選兩個填入，在此處填入的為溫度、壓力，注意：不可三者都填。（5）詳細定義各單元操作 雙擊塔 1（設備 1） ，可得如下畫面，其中在“Light key split”中填入 xD，在“Heavy key split”中填入 1?xD，在 R/Rmin 中填入一個倍數(shù)，如 。（6）運行模擬計算，并顯示計算結果 可知運算的的理論板數(shù)為18塊(不包括冷凝器和再沸器)，進料板是第9塊，單擊“OK”