畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）50萬(wàn)噸年甲醇精餾系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要甲醇最早由木材和木質(zhì)素干餾制的，故俗稱木醇，這是最簡(jiǎn)單的飽和脂肪組醇類的代表物。無(wú)色、透明、高度揮發(fā)、易燃液體。略有酒精氣味。分子式 c-h4-o。近年來(lái)，世界甲醇的生產(chǎn)能力發(fā)展速度較快。甲醇工業(yè)的迅速發(fā)展，是由于甲醇是多種有機(jī)產(chǎn)品的基本原料和重要的溶劑，廣泛用于有機(jī)合成、染料、醫(yī)藥、涂料和國(guó)防等工業(yè)。由甲醇轉(zhuǎn)化為汽油方法的研究成果，從而開(kāi)辟了由煤轉(zhuǎn)換為汽車燃料的途徑。近年來(lái)碳一化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇樹(shù)脂等產(chǎn)品，正在研究開(kāi)發(fā)和工業(yè)化中。甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)中一個(gè)重要的領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)選擇了以 50 萬(wàn) t/a 甲

2、醇精餾的產(chǎn)量作為生產(chǎn)計(jì)算與設(shè)計(jì)的任務(wù)，參考了河南永城永煤集團(tuán)龍宇煤化工甲醇廠甲醇精餾的工藝，本設(shè)計(jì)從工藝角度對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程和主要設(shè)備進(jìn)行了物料衡算、塔設(shè)備簡(jiǎn)捷法計(jì)算、熱量衡算、換熱器設(shè)計(jì)等工藝計(jì)算。目目 錄錄1 總總 論論.11.1 概況.11.1.1 甲醇的性質(zhì)和用途.11.1.2 甲醇精餾工藝技術(shù)比較.41.1.3 甲醇精餾工藝的概況.71.4 甲醇精餾工藝流程說(shuō)明.181.4.1 預(yù)精餾系統(tǒng).181.4.2 加壓精餾系統(tǒng).181.4.4 回收精餾系統(tǒng).192.甲醇精餾生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算甲醇精餾生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算.202.3 精餾塔工藝計(jì)算3.232.3.1 物料衡算.232.3.2 熱量衡

3、算3.262.3.3 理論塔板數(shù)計(jì)算7.282.3.4 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算.292.3.5 填料的選擇.342.3.6 塔徑設(shè)計(jì)的計(jì)算.342.3.7 填料層高度的計(jì)算.362.3.8 全塔高度的確定5.372.5 回收精餾塔工藝計(jì)算.552.5.1 物料衡算.552.5.2 熱量衡算3.582.5.3 理論塔板數(shù)計(jì)算7.602.5.4 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算.622.5.5 填料的選擇.672.5.6 塔徑設(shè)計(jì)的計(jì)算.682.5.7 填料層高度的計(jì)算.692.5.8 全塔高度的確定.702.5.9 筒體的厚度和封頭的厚度確定.72參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).82致致 謝謝.84中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2

4、009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè)1.1.1 甲醇的性質(zhì)和用途甲醇的性質(zhì)和用途甲醇性質(zhì)甲醇性質(zhì) 甲醇（methanol，methylalcohol）又名木醇，木酒精，甲基氫氧化物，是一種最簡(jiǎn)單的飽和醇。化學(xué)分子式為 ch3oh，結(jié)構(gòu)式如下：h|h-c-oh|h分子結(jié)構(gòu)：c 原子以 sp3 雜化軌道成鍵，0 原子以 sp3 雜化軌道成鍵。分子為極性分子。最早從木材干餾得到故又稱木醇或木精。甲醇是無(wú)色有酒精氣味易揮發(fā)的液體。熔點(diǎn)-93.9、沸點(diǎn) 64.7、密度 0.7914 克/厘米 3（20） 、能溶于水和許多有機(jī)溶劑。甲醇有毒，誤飲 510 毫升能雙目失明，大量飲用會(huì)導(dǎo)致死亡。禁酒的國(guó)家，把

5、甲醇摻入酒精中成變性酒精，使其不能飲用。甲醇易燃，其蒸氣與空氣能形成爆炸混合物，甲醇完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，同時(shí)放出熱量：2ch3oh+3o2=2co2+4h2o。工業(yè)上用一氧化碳和氫氣的混合氣（合成氣）在一定的條件下制備甲醇：甲醇可用做溶劑和燃料，也是一種化工原料，主要用于生產(chǎn)甲醛（hcho）：工業(yè)酒精里含有甲醇，但是工業(yè)酒精的主要成分還是乙醇。甲醇有較強(qiáng)的毒性，對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚攝入都會(huì)產(chǎn)生毒性反應(yīng)，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。急性中毒癥狀有：頭疼、惡心、胃痛、疲倦、視力模糊以至失明，繼而呼吸困難，最終導(dǎo)致呼吸中樞麻痹而死亡。慢性中毒

6、反應(yīng)為：眩暈、昏睡、頭痛、耳鳴、現(xiàn)力減退、消化障礙。甲醇攝入量超過(guò) 4 克就會(huì)出現(xiàn)中毒反應(yīng)，誤服一小杯超過(guò) 10 克就能造成雙目失明，飲入量大造成死亡。致死量為 30 毫升以上，甲醇在體內(nèi)不易排出,會(huì)發(fā)生蓄積，在體內(nèi)氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。在甲醇生產(chǎn)工廠，中國(guó)有關(guān)部門規(guī)定，空氣中允許甲醇濃度為 5mg/m3，在有甲醇?xì)獾默F(xiàn)場(chǎng)工作須戴防毒面具，廢水要處理后才能排放，允許含量小于 200mgl甲醇的中毒機(jī)理是，甲醇經(jīng)人體代謝產(chǎn)生甲醛和甲酸（俗稱蟻酸） ，然后對(duì)人體產(chǎn)生傷害。常見(jiàn)的癥狀是，先是產(chǎn)生喝醉的感覺(jué)，數(shù)小時(shí)后頭痛，惡心，嘔吐，以及視線模糊。嚴(yán)重者會(huì)失明，乃至喪命。失明的原因是，甲醇的代

7、謝產(chǎn)物甲酸會(huì)累積在眼睛部位，破壞視覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞。腦神經(jīng)也會(huì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè)受到破壞，產(chǎn)生永久性損害。甲酸進(jìn)入血液后，會(huì)使組織酸性越來(lái)越強(qiáng)，損害腎臟導(dǎo)致腎衰竭。甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。其原理是，甲醇本身無(wú)毒，而代謝產(chǎn)物有毒，因此可以通過(guò)抑制代謝的方法來(lái)解毒。甲醇和乙醇在人體的代謝都是同一種酶，而這種酶和乙醇更具親和力。因此，甲醇中毒者，可以通過(guò)飲用烈性酒（酒精度通常在 60 度以上）的方式來(lái)緩解甲醇代謝，進(jìn)而使之排出體外。而甲醇已經(jīng)代謝產(chǎn)生的甲酸，可以通過(guò)服用小蘇打（碳酸氫鈉）的方式來(lái)中和。甲醇用途甲醇用途目前，甲醇在有機(jī)合成工業(yè)中，是僅次于烯烴和芳烴的

8、重要基礎(chǔ)有機(jī)原料。隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇又開(kāi)辟了許多新的用途。甲醇是較好的人工合成蛋白的原料，蛋白轉(zhuǎn)化率較高，發(fā)酵速度快，無(wú)毒性，價(jià)格便宜。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來(lái)制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇是容易輸送的清潔燃料，可以單獨(dú)或與汽油混合作為汽車燃料，用它作為汽油添加劑可起節(jié)約芳烴，提高辛烷值的作用，汽車制造也將成為耗用甲醇的巨大部門，甲醇的消費(fèi)已超過(guò)其傳統(tǒng)用途，潛在的耗用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其化工用途，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各

9、個(gè)部門。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來(lái)主要燃料的候補(bǔ)燃料之稱，需用量十分巨大1。我國(guó)目前甲醇的產(chǎn)量還較低，但近年來(lái)發(fā)展速度較快，近五年來(lái)甲醇的生產(chǎn)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從我國(guó)能源結(jié)構(gòu)出發(fā)，甲醇由煤制的技術(shù)已經(jīng)成熟，近幾年由煤制甲醇的工藝已經(jīng)全面工業(yè)化生產(chǎn)，將來(lái)在我國(guó)甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蘊(yùn)藏著潛在的巨大市場(chǎng)。我國(guó)甲醇工業(yè)無(wú)疑將迅速發(fā)展起來(lái)13。1.1.3 甲醇精餾工藝的概況甲醇精餾工藝的概況 1、工序任務(wù)甲醇精餾是甲醇合成的下游工序，其目的就是對(duì)合成裝置來(lái)的粗甲醇進(jìn)行精制，將甲醇中的雜質(zhì)進(jìn)行脫除，以生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等級(jí)精甲醇產(chǎn)品。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)

10、計(jì) 第 3 頁(yè)2、裝置工藝特點(diǎn)目前，總體來(lái)說(shuō)甲醇精餾的工藝大體可分為兩塔工藝流程和三塔工藝流程，根據(jù)塔內(nèi)件的不同可分為塔盤精餾、填料精餾和復(fù)合型精餾。本甲醇精餾裝置采用的是以規(guī)整填料為塔內(nèi)件的三塔精餾工藝，精餾用汽為低壓蒸汽。各塔再沸器蒸汽冷凝液用作粗甲醇預(yù)熱器熱源，以節(jié)約能量。另外為了減少甲醇的損失，增加了一個(gè)塔,以對(duì)污水中的甲醇進(jìn)行回收處理，故現(xiàn)在一般叫 3+1 塔工藝流程。精餾的主要設(shè)備是精餾塔，而塔的內(nèi)件是實(shí)現(xiàn)氣液接觸和熱質(zhì)傳遞的主要元件，常用的塔內(nèi)件分塔盤和填料兩種。填料是最早使用的塔內(nèi)件，當(dāng)初使用在小塔徑的塔里，由于其設(shè)計(jì)、制造、安裝難度不大，應(yīng)用十分廣泛。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，精餾

11、塔的內(nèi)徑越來(lái)越大，于是氣液分布不均問(wèn)題顯得突出，效率大幅下降，直徑大于 2 米的塔的效率已相當(dāng)?shù)?，溝流和邊界效?yīng)嚴(yán)重，為解決這些問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)了板式塔，但是板式塔的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝精度要求高，因而人們又加緊了對(duì)填料塔放大技術(shù)的攻關(guān)，在解決了氣液分布等問(wèn)題后，大型裝置又開(kāi)始使用填料塔。目前的填料分為散堆填料和規(guī)整填料。設(shè)計(jì)的甲醇精制采用的是規(guī)整填料精餾工藝技術(shù)，該技術(shù)的好壞取決于氣液接觸程度，即取決于液體在填料表面分布的均勻程度，氣體的分布較容易，液體分布均勻很難，故液體分布器是填料塔的一個(gè)關(guān)鍵部件，它是決定著填料塔的放大效應(yīng)。采用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

12、等問(wèn)題，壓降小、負(fù)荷彈性大。采用規(guī)整填料為塔內(nèi)件的 3+1 塔精餾工藝，其特點(diǎn)是：1、精甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量好，甲醇回收率高；2、能耗低。比兩塔工藝減少蒸汽消耗約 30%左右；3、操作的靈敏性比板式塔好，但其穩(wěn)定性不如板式塔好；4、采取了萃取精餾和共沸精餾工藝，有效解決了微量難分離組分的脫除問(wèn)題；5、分離效率高，操作彈性大，生產(chǎn)能力大。1.4 甲醇精餾工藝流程說(shuō)明1.4.1 預(yù)精餾系統(tǒng)預(yù)精餾系統(tǒng)來(lái)自甲醇合成裝置的粗甲醇（40、0.5mpaa） ，首先進(jìn)入粗甲醇預(yù)熱器 e-15501 的管程，被殼程的低壓蒸汽冷凝液加熱到 70左右，然后進(jìn)入中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè)預(yù)精餾塔

13、c-15501 的上部。預(yù)精餾塔 c-15501 頂部出來(lái)的氣相，首先進(jìn)入預(yù)精餾塔一級(jí)冷凝器 e-15506 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 67.5,冷卻下來(lái)的液體進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽 t-15501 中；從預(yù)精餾塔一級(jí)冷凝器 e-15506 出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)精餾塔二級(jí)冷凝器 e-15515 的殼程，物料被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40左右,冷凝下來(lái)的液體進(jìn)入萃取槽 t15508 中，經(jīng)工藝水萃取后，甲醇水溶液進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽 t-15501 中，萃取出來(lái)的物料去雜醇油罐；二級(jí)冷凝器中出來(lái)的帶有甲醇的不凝氣，進(jìn)排放槽 t15506 中，用水洗滌其中的甲醇后，不凝氣去放空總管。回流槽 t-

14、15501 中的甲醇溶液，經(jīng)預(yù)精餾塔回流泵送入預(yù)精餾塔 c-15501 的頂部作回流液。預(yù)精餾塔塔釜的預(yù)后甲醇經(jīng)液位控制后去加壓精餾塔進(jìn)一步精餾。低壓蒸汽和加壓精餾塔來(lái)的低壓蒸汽冷凝液，分別進(jìn)入預(yù)精餾塔 c-15501 的再沸器 e-15510 和 e-15514，對(duì)管程的介質(zhì)進(jìn)行加熱來(lái)為預(yù)精餾塔精餾提供熱量，然后蒸汽冷凝液去 e-15501 加熱粗甲醇。為了防止粗甲醇中的酸性物質(zhì)對(duì)管道和設(shè)備造成腐蝕，向粗甲醇中加入少量 5%左右的 naoh 溶液，將粗甲醇的 ph 值控制在 7.58 左右。1.4.2 加壓精餾系統(tǒng)加壓精餾系統(tǒng)預(yù)精餾塔出來(lái)的預(yù)后甲醇，經(jīng)加壓精餾塔給料泵加壓后，進(jìn)入加壓精餾塔進(jìn)

15、料/釜液換熱器 e-15513 的管程，被殼程介質(zhì)加熱到泡點(diǎn)后，進(jìn)入加壓精餾塔 c-15502 的下部，塔頂出來(lái)的甲醇蒸汽進(jìn)入冷凝器/再沸器 e-15507 的殼程，被管程的介質(zhì)冷凝后進(jìn)入加壓精餾塔回流槽 t-15502，回流槽中出來(lái)的冷凝液甲醇，部分經(jīng)加壓精餾塔回流泵加壓后進(jìn)入加壓精餾塔頂作回流液，其余的甲醇液進(jìn)入加壓精餾塔精甲醇冷卻器 e-15502 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 40后，去中間罐區(qū)的精甲醇計(jì)量罐（或粗甲醇儲(chǔ)罐） 。出加壓精餾塔釜液去常壓精餾塔繼續(xù)精餾。低壓蒸汽進(jìn)入加壓精餾塔再沸器 e-15511，為加壓精餾塔精餾提供熱量，被冷凝后的低壓蒸汽冷凝液，去 e-15501

16、繼續(xù)作加熱介質(zhì)用。1.4.4 回收精餾系統(tǒng)回收精餾系統(tǒng)常壓精餾塔底出來(lái)的廢水，含有 2%左右的甲醇，經(jīng)回收精餾塔進(jìn)料泵加壓后，進(jìn)入回收精餾塔 c-15504，塔頂出來(lái)的氣相，進(jìn)回收精餾塔冷凝器中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè)e-15509 的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水冷卻到 45左右，進(jìn)入回流槽 t-15504，回流槽出來(lái)的液體經(jīng)回收精餾塔回流泵加壓后，部分進(jìn)回收精餾塔頂部作回流液，其余去中間罐區(qū)的雜醇油儲(chǔ)罐。低壓蒸汽進(jìn)入回收精餾塔再沸器 e-15516 的殼程，加熱管程介質(zhì)后為回收精餾塔精餾提供熱量。蒸汽冷凝液去 e-15501。回收精餾塔底出來(lái)的釜液，含有微量的甲醇和有機(jī)

17、物，經(jīng)廢水冷卻器e-15512 中的循環(huán)冷卻水冷卻到 60左右后，送出界區(qū)去污水生化處理裝置。 2.甲醇精餾生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算2.3 加壓精餾塔工藝計(jì)算32.3.1 物料衡算物料衡算已知： =30.23kg/kmol =32.04kg/kmol =18.02kg/kmol m甲醇m水m進(jìn)料流量 f=73734.6kg/h 甲醇的質(zhì)量分率 =87% 水的質(zhì)量分率 swtw=13% 另外還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計(jì)。摩爾分率單位：%tw進(jìn)料的摩爾流量 =73734.6/30.23=2439.1201kmol/hmwfs甲醇的摩爾分率 =（8773734.6/100）/32）/2439.12

18、01=0.82fx d=966.2289kmol/h w=1552.1203kmol/h =0.67wx根據(jù)物料衡算方程 wdf wdfxwxdxf計(jì)算出 2439.12010.82=966.2289+1552.12030.67=0.994dxdx進(jìn)料溫度（1000kpa） 107.2，取泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1ftft塔頂溫度為128.1dt在107.2溫度下，根據(jù)安托因公式計(jì)算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，注：ft中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè)水的安托因常數(shù)為 a=7.1827，b=1722.632，c=232.79874。ctbaplg式中 -飽和蒸汽壓，kpa；p t-物系溫度

19、，。代入數(shù)據(jù)得，水的飽和蒸汽壓=130.652kpa。bp甲醇的安托因常數(shù)為 a=18.5875，b=3626.55，c=-34.29ctbapln式中 -飽和蒸汽壓，mmhg；p t-物系溫度，k。代入數(shù)據(jù)得，甲醇的飽和蒸汽壓=442.77 kpa.ap回流比確定由甲醇-水的平衡數(shù)據(jù)繪制 x-y 圖用作圖法求最小回流比minr由于進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，所以畫 q 線與平衡線交點(diǎn)，用交點(diǎn)坐標(biāo) x,y 求最小回流比中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè)圖 2-2 作圖法求最小回流比 3.39bapp652.13077.442 0.53198205818.9335818.93399

20、4minqqqdxyyxr操作回流比可取為最小回流比的 1.12.0 倍，所以取1.20.5319=0.6383min2 . 1 rr所以，回流比確定為0.6383r0.6383966.2289=617.0337kmol/hdrl中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè)617.0337+12439.1201=3056.1538kmol/hfqll1583.2626kmol/hvv表 2-4 物料衡算表物料流量（kmol/h）組成物料物流（kmol/h）精餾段上升蒸汽量 v1583.2626提餾段上升蒸汽量 v1583.2626精餾段下降液體量 l617.0337提餾段下降 進(jìn)料 f

21、 2439.1201 甲醇 0.820 水 0.18 塔頂產(chǎn)品 d 966.2289 甲醇 0.994 水 0.006塔底殘液 w 1552.1203 甲醇 0.67 水 0.33液體量 l3056.15382.3.2 熱量衡算熱量衡算31.加熱介質(zhì)和冷卻劑的選擇加熱介質(zhì)的選擇常用的加熱劑有飽和水蒸汽和煙道氣。飽和水蒸汽是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。由于飽和水蒸汽冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過(guò)改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá) 1001000，適用于高溫加熱。缺點(diǎn)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。本設(shè)計(jì)選用 0.7mpa（溫度為 180）的低壓蒸汽作

22、為加熱介質(zhì)，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。冷卻劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般為 1035.如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。 本設(shè)計(jì)建廠地區(qū)為永城。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32。故選用 32的冷卻水,選升溫 10，即冷卻水的出口溫度為 42.根據(jù)資料所提供的數(shù)據(jù)，=128.1，=134.2dtwt中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè)注：下標(biāo) 1 為甲醇，下標(biāo) 2 為水。2.冷凝器的熱負(fù)荷冷凝器的熱負(fù)荷 ldvdciivq 其中 -塔頂上升蒸汽的焓vdi -

23、塔頂餾出液的焓ldi對(duì)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(jìn)行計(jì)算，則全凝器的熱負(fù)荷為（塔頂溫度為 128.1下，甲醇的汽化熱為 953.4809kj/kg）953.48091583.262632.04=4.84107 kj/hcq128.1下，水的比熱容為dtckgkjcpc/265. 41134818.29 kg/h12ttcqwpccc3242265. 41084. 473.再沸器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量在=134.2下，甲醇的汽化熱為 1025.26kj/kg，水的汽化熱為wt2254.24 kj/kg選用 0.7mpa（700kpa，180

24、）低壓蒸汽為加熱介質(zhì)再沸器的熱負(fù)荷為lwvwbiivq因釜?dú)堃簬缀鯙樗势潇士砂醇兯M(jìn)行計(jì)算，即2254.2418.02=40621.40kj/kmolblwvwrii則 1583.262640621.40=6.43107 kj/hbq加熱蒸汽消耗量為12ttcqwpccc由附錄查得 p 為 700kpa 時(shí)水的汽化熱為 2071.5 kj/kg。則中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè)31040.31kg/h5 .20711043. 67rqwbh2.3.3 理論塔板數(shù)計(jì)算理論塔板數(shù)計(jì)算7由于本次設(shè)計(jì)時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡(jiǎn)捷法求得，應(yīng)用圖解法。精餾段操作線方程

25、為 11rxxrryd截距 0.606716383. 0994. 01rxd連接（，） ， （0，）與 q 線交于 d 點(diǎn)，連接（，）與 d 點(diǎn)，dxdx1rxdwxwx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)，但由于極小，利用作圖法畫出理論板數(shù)，如圖所示，梯級(jí)數(shù)為 12 塊。wx中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè)圖 2-3 加壓塔求理論塔板數(shù)的圖解法塔頂溫度下：=804.252kpa =130.652kpa apbp 804.252/130.652=6.156badpp塔底溫度下：=945.304kpa =308.248kpaapbp945.304/30

26、8.248=3.067bawpp全塔平均揮發(fā)度：4.345wdm因?yàn)樗自O(shè)有再沸器，所以精餾塔理論板數(shù)要比梯級(jí)數(shù)少 1，所以精餾塔理論板數(shù)為 11 塊，精餾段為 10 塊，提餾段為 1 塊。2.3.4 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.精餾塔設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和條件表 2-5 水在不同溫度下的密度溫度/60708090100110密度/(g/ cm3)0.98320.97780.97180.96530.95840.9510表 2-6 甲醇在不同溫度下的密度溫度/102030405060密度/(g/ cm3)0.80080.79150.78250.77400.76500.7555表

27、 2-7 水在不同溫度下的黏度溫度/8090100110120130黏度/smpa0.35650.31650.28380.25890.23730.2177表 2-8 甲醇在不同溫度下的黏度溫度/10152065.3171.8698.52黏度/smpa0.6860.6380.5910.3320.2950.225用內(nèi)插法可以計(jì)算出水和甲醇在塔頂、塔底和進(jìn)料溫度下的密度和黏度舉例：中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè)0.9691 g/ cm3水水9718. 0801 .849718. 09653. 080900.2648水水5229. 0531 .845229. 05146. 05

28、354smpa表 2-9 水和甲醇在不同溫度下的密度溫度/128.1dt134.2wt107.2ft水密度/(g/ cm3)0.93760.93310.9531甲醇密度/(g/ cm3)0.69080.68510.7107表 2-10 水和甲醇在不同溫度下的黏度溫度/128.1dt134.2wt107.2ft水黏度/()smpa0.22140.20990.2624甲醇黏度/()smpa0.14730.13130.20222.塔頂條件下的流量和物性參數(shù)32.040.994+18.02（1-0.994）=31.96kg/kmolddxmxmm12131.961583.2626=50601.07kg

29、/hvmv131.96617.0337=19720.4kg/hlml10.994=0.993，=0.007dx1a2a 1.4450cm3/g22111aal9376. 0007. 06908. 0993. 0所以 0.6920 g/ cm3=692.0 kg/ m3l 0.9707 kg/ m31 .12815.273314. 896.31325.101rtmpv0.22140.994+0.1473（1-0.994）ddlxx121=0.2210smpa塔頂出料口質(zhì)量流量：d=966.228931.96=30880.68 kg/h中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè)表 2-

30、11 塔頂部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)kmolkgm/3/mkgv3/mkglsmpalhkmolhkgd/摩爾質(zhì)量流量數(shù)值31.960.9707692.00.221030880.68966.22893.塔底條件下的流量和物性參數(shù)32.040.67+18.02(1-0.67)=27.42kg/kmolwwxmxmm1210.8204 kg/ m32 .13415.273314. 842.27325.101rtmpv由于=0.67=0.78，=0.22wx1a2a 1.3743cm3/g22111aal9331. 022. 06851. 078. 0所以 0.7276 g/ cm3=727.6kg/ m3l

31、0.13130.67+0.2099（1-0.67）wwlxx121=0.1573smpa27.421583.2626=43413.06kg/h3vmv27.423056.1538=83799.74kg/h3lml塔底質(zhì)量流量：w=1552.120327.42=42559.1386kg/h表 2-12 塔底部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)kmolkgm/3/mkgv3/mkglsmpalhkmolhkgw/摩爾質(zhì)量流量中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè)數(shù)值27.420.8204727.60.157342559.12861552.12034.進(jìn)料條件下的流量和物性參數(shù)32.040.82+18.

32、02(1-0.82)=28.44 kg/kmolffxmxmm121 0.9113 kg/ m32 .10715.273314. 844.28325.101rtmpv由于=0.82=0.87，=0.13fx1a2a1.3605 cm3/g22111aal9531. 013. 07107. 087. 0所以 0.7350 g/ cm3=735.0 kg/ m3l1583.262628.44=45027.99kg/h22vv精餾段：28.44617.0337=17548.44kg/hlml2提餾段：28.443056.1538=86917.01kg/h2lml0.20220.82+0.2624(1

33、-0.82)=0.1973fflxx121smpa進(jìn)料質(zhì)量流量：f= 42823kg/h表 2-13 進(jìn)料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)kmolkgm/3/mkgv3/mkglsmpalhkmolhkgf/摩爾質(zhì)量流量數(shù)值28.440.9113735.00.197373734.62439.12015.精餾段的流量和物性參數(shù)0.941 kg/ m329113. 09707. 0221vvv中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 713.5kg/ m3 20 .7350 .692221lll47814.53kg/h299.4502707.50601221vvv18634.42 kg/h244.17

34、5484 .19720221lll0.209221973. 02210. 02lfldlsmpa6.提餾段的流量和物性參數(shù)0.8659kg/ m328204. 09113. 0232vvv731.3 kg/ m326 .7270 .735232lll44220.83 kg/h266.4341399.45027232vvv85358.38 kg/h274.8379901.86917232lll0.177321973. 01573. 02lflwlsmpa 7.體積流量塔頂：14.48m3/s36009707. 007.50601111vsvv塔底：14.699m3/s36008204. 006.

35、43413333vsvv進(jìn)料： 13.725m3/s36009113. 099.45027222vsvv精餾段： 14.102m3/s2725.1348.14221sssvvv提餾段：14.212m3/s2699.14725.13232sssvvv中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè)表 2-14 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表精餾段提餾段氣相密度3/mkgv0.94100.8659液相密度3/mkgl713.5731.3氣相摩爾流量1/hkmol1583.26261583.2626氣相質(zhì)量流量1/hkg47814.5344220.83液相黏度/smpa0.20920.1773液相摩

36、爾流量1/hkmol617.03373056.1538液相質(zhì)量流量1/hkg18634.4285358.382.3.5 填料的選擇填料的選擇 填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。目前，填料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個(gè)方面進(jìn)行。本設(shè)計(jì)選用規(guī)整填料，規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)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(shí)還可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中可以達(dá)到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。與散裝填料相比，規(guī)整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對(duì)稱性，當(dāng)與散裝填料有相同的比表面積時(shí)，填料空隙率更大，具有

37、更大的通量，單位分離能力大。所選的規(guī)整的參數(shù)為型號(hào)峰高mm比表面積m2/m3理論板數(shù)1/m空隙率%壓力降mpa/mcb500y122502.5973.010-4中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè)2.3.6 塔徑設(shè)計(jì)的計(jì)算塔徑設(shè)計(jì)的計(jì)算1.精餾段塔徑計(jì)算由氣速關(guān)聯(lián)式81412 . 02275. 1lglgllgfglaagu式中 -干填料因子；2a -液體粘度，；lsmpa -金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料為 0.30；a -液體、氣體質(zhì)量流速；gl、 -氣體、液體密度；lg、 -重力加速度。g精餾段：=0.9410kg/ m3，=713.5kg/ glm3，=0.97，=250，=0.2

38、092，=18634.42 a32/mmlsmpalkg/h，=47814.53 kg/h，=0.30ga代入式中求解得 4.4m/sfu空塔氣速 0.54.4=2.2 m/sfuu5 . 0體積流量 14.102m3/ssv2.858m2 . 214. 3102.1444uvds圓整后：3000mm，空塔氣速2.2m/sdu2.提餾段塔徑計(jì)算提餾段：=0.8659kg/ m3，=731.3 kg/ m3，=0.97，=250，gla32/mm=0.1773，=85358.38 kg/h，=44220.83 kg/h，=0.30lsmpalga代入上面的公式中，解得 3.4m/sfu中國(guó)礦業(yè)大

39、學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè)空塔氣速 0.53.4=1.7m/sfuu5 . 0體積流量 14.212m3/ssv3.263m7 . 114. 3212.1444uvds圓整后：3400mm，空塔氣速1.7 m/sdu2.3.7 填料層高度的計(jì)算填料層高度的計(jì)算1.精餾段 所選的規(guī)整的參數(shù)為型號(hào)峰高mm比表面積m2/m3理論板數(shù)1/m空隙率%壓力降mpa/mcb259y122502.5-3973.010-4根據(jù)所選的填料的參數(shù)，選取 1m 填料高度等于 2.5 塊理論塔板，壓力降為 3.010-4mpa/m,即=1/2.5=0.4m,3.010-hetpzp/4mpa/m=30

40、0pa/m。則精餾段填料層高度為 hetpnzt=100.4=4mhetpnzt精精餾段總壓降3.010-44精精zzpp/=1.210-3mpa =1200pa2.提餾段根據(jù)所選的填料的參數(shù)，已知 1m 填料高度等于 2.5 塊理論塔板，壓力降為 3.010-4mpa/m,即=1/2.5=0.4m,3.010-hetpzp/4mpa/m=300pa/m。則提餾段填料層高度為 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè)hetpnzt=10.4=0.4mhetpnzt提提餾段總壓降3.010-40.4提提zzpp/=1.210-4mpa =120pa2.3.8 全塔高度的確定全塔高度

41、的確定51.全塔填料層總高度4+0.4=4.4m提精zzz2.全塔填料層總壓降=1200+120=1320pa提精ppp3 全塔填料層高度和壓降計(jì)算匯總表參數(shù)精餾段提餾段全塔壓降（pa/m）zp/300300-總壓降/ pa12001201320填料層高度/m40.44.44.填料支承裝置填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料。常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型等。對(duì)于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。5.液體分布裝置液體在填料塔內(nèi)均勻分布，可以增大填料的潤(rùn)濕表面積，以提高分離效果，因此液體的初始分布十分重要。所以要求分布裝置要有與填料相匹配的分液密度和均勻的分布質(zhì)量。近年來(lái)的實(shí)踐表明，大

42、直徑填料塔的放大的問(wèn)題主要是保證液體初始分布均勻，若能保證單位塔截面的噴淋點(diǎn)數(shù)目與小塔相同，大型填料塔的傳質(zhì)效率將不會(huì)低于小型塔。本設(shè)計(jì)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(wèn)題，壓降小、負(fù)荷彈性大。槽式液體分布器是由分流槽（又稱主槽或一級(jí)槽） 、分布槽（又稱副槽中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè)或耳機(jī)槽）構(gòu)成的。一級(jí)槽通過(guò)槽底開(kāi)孔將液體初分成若干流股，分別加入其下方的液體分布槽。分布槽的槽底（或槽壁）上設(shè)有孔道（或?qū)Ч埽?，將液體均勻分布于填料層上。槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負(fù)荷及含有固體懸浮物、粘度大

43、的液體的分離場(chǎng)合，應(yīng)用范圍非常廣泛。槽盤式分布器是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的新型液體分布器，它兼有集液、分液及分氣三種作用，結(jié)構(gòu)緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達(dá)10：1，適用于各種液體噴淋量。6.全塔高度確定(1)塔頂空間塔頂空間是塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線距離。對(duì)于填料塔而言，塔頂空間即為第一層填料上線到塔頂切線的距離。為了減少塔頂出口氣體中攜帶液體量，塔頂空間一般取 1.21.5m，以利于氣體中的液滴自由沉降。本設(shè)計(jì)取塔頂空間為 1.5m。(2)塔內(nèi)液體分布器高度本設(shè)計(jì)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(wèn)題，壓降小、負(fù)荷彈性大。因?yàn)槿盍戏譃樗膶?，精餾段為三層

44、，提餾段為一層，則需三組液體分布器，確定第一層液體分布器在塔內(nèi)高度為 1.26m，第二層高度為1.26m，第三層高度為 1.41m，其總高度為 1.26+1.26+1.41=3.93m。(3)塔底空間塔底空間是指塔底第一塊板到塔底切線的距離。對(duì)于填料塔而言，塔底空間是指最后一層填料底線到塔底切線的距離。本設(shè)計(jì)取塔底空間為4.45m。(4)裙座高度裙式支座是由座圈、基礎(chǔ)環(huán)和地腳螺栓座組成。座圈上開(kāi)有人孔、引出管孔、排氣孔和排污孔。座圈焊固在基礎(chǔ)環(huán)上，基礎(chǔ)環(huán)的作用，一是將載荷傳給基礎(chǔ)，二是在它的上面焊制地腳螺栓座，地腳螺栓座是由兩塊筋板、一塊壓板和一塊墊板組成，地腳螺栓正是通過(guò)地腳螺栓座將裙座牢牢

45、地固定在基礎(chǔ)上。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)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 和出料管中心線至基礎(chǔ)環(huán)的高度 h 兩部分組成。h 的最小尺寸是由釜液出口管尺寸決定，h 則應(yīng)按工藝條件確定。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè)圖 2-4 加壓塔底裙座結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)中采用圓柱型裙座，裙座高度選取 7.8m。7.全塔高度全塔高度=塔頂空間+塔內(nèi)液體分布器高度+塔底空間+裙座高度+填料層高度 h=1.5+3.93+4.45+7.8+4.4=22.08m2.5 回收精餾塔工藝計(jì)算2.5.1 物料衡算物料衡算已知： =18.31kg/

46、kmol =32.04kg/kmol =18kg/kmol m甲醇m水m進(jìn)料流量 f=9373kg/h 甲醇的質(zhì)量分率 =1.73% 水的質(zhì)量分率 swtw=97% 另外還有乙醇和雜醇的量較小，這里忽略不計(jì)。摩爾分率單位：%tw進(jìn)料摩爾流量 =9373/18.31=511.906kmol/hmwfs甲醇的摩爾分率 =（1.739373/100）/32.04）/511.906=0.01fx中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) d=12.2925kmol/h w=499.6136kmol/h =0.14610-6wx根據(jù)物料衡算方程 wdf wdfxwxdxf計(jì)算出 511.90

47、60.01=12.2925+499.61360.14610-6=0.4164dxdx進(jìn)料溫度（500kpa）101.7ftft由于泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，由甲醇-水氣液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)差法求得塔頂溫度塔頂溫度，ldtvdt81.76ldldtt4 .966 .674 .9602. 08 . 002. 04164. 085.99vdvdtt4 .966 .674 .96134. 0915. 0134. 04164. 0在101.7溫度下，根據(jù)安托因公式計(jì)算出甲醇和水的飽和蒸汽壓，ft注：水的安托因常數(shù)為 a=7.1827，b=1722.632，c=232.7987；甲醇的安托因常數(shù)為 a=5.9659，

48、b=430.5033，c=41.7087ctbaplg代入數(shù)據(jù)得，甲醇的飽和蒸汽壓=920.3798kpa，水的飽和蒸汽壓ap=107.8471kpa。bp回流比確定由甲醇-水的平衡數(shù)據(jù)繪制 x-y 圖用作圖法求最小回流比minr由于進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，所以畫 q 線與平衡線交點(diǎn)，用交點(diǎn)坐標(biāo) x,y 求最小回流比中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè)圖 2-8 作圖法去最小回流比 8.53bapp 5.90109362.689362.684 .416minqqqdxyyxr操作回流比可取為最小回流比的 1.12.0 倍，所以取1.154.86=6.8min15. 1rr所以

49、，回流比確定為6.8r6.812.2925=83.589kmol/hdrl83.589+1511.906=595.495kmol/hfqll中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè)95.8815kmol/hvv表 2-26 物料衡算表物料流量（kmol/h）組成物料物流（kmol/h）精餾段上升蒸汽量 v95.8815提餾段上升蒸汽量 v95.8815精餾段下降液體量 l83.589提餾段下降 進(jìn)料 f 511.906 甲醇 0.01 水 0.99塔頂產(chǎn)品 d 12.2925 甲醇 0.4164 水 0.5836塔底殘液 w 499.6136 甲醇 0.14610-6液體量 l5

50、95.4952.5.2 熱量衡算熱量衡算31.熱量衡算加熱介質(zhì)和冷卻劑的選擇加熱介質(zhì)的選擇常用的加熱劑有飽和水蒸汽和煙道氣。飽和水蒸汽是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。由于飽和水蒸汽冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過(guò)改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá) 1001000，適用于高溫加熱。缺點(diǎn)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。本設(shè)計(jì)選用 0.5mpa（溫度為 180）的低壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，水蒸汽易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。冷卻劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般為 1035.如需冷卻

51、到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。 本設(shè)計(jì)建廠地區(qū)為永城。永城市夏季最熱月份日平均氣溫為 32。故選用 32的冷卻水,選升溫 10，即冷卻水的出口溫度為 42.根據(jù)資料所提供的數(shù)據(jù)，=84.4，=104.3dtwt注：下標(biāo) 1 為甲醇，下標(biāo) 2 為水。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè)2.冷凝器的熱負(fù)荷冷凝其的熱負(fù)荷 ldvdciidrq1 其中 -塔頂上升蒸汽的焓vdi -塔頂餾出液的焓ldi水甲vdvdldvdhxhxii1其中 -甲醇的蒸發(fā)潛熱甲vh -水的蒸發(fā)潛熱水vh蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系：38. 02112111rrvtthh其中 -對(duì)比溫度rt

52、表 2-27 沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表沸點(diǎn)/蒸發(fā)潛熱1/kmolkcalhrktc/甲醇64.658430512.6水1009729647.3由沃森公式計(jì)算塔頂溫度下的潛熱38. 0212111rrvtthh85.99時(shí)，對(duì)甲醇：0.7016 .51299.8515.27322crttt81.76時(shí)，對(duì)甲醇：0.6926 .51276.8115.27311crttt蒸發(fā)潛熱 8335.533kcal/kmol38. 0692. 01701. 018430甲rh對(duì)水，同理得 0.555 0.5482rt1rt中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè)蒸發(fā)潛熱 9671.468kcal/km

53、ol38. 0548. 01555. 019729水rh對(duì)于全凝器作熱量衡算（忽略熱量損失） ldvdciidrq1選擇泡點(diǎn)回流，與露點(diǎn)相接近，所以水甲hxhxiiddldvd1代入數(shù)據(jù)得0.41648335.533+（1-0.4164）9671.468=9115.185 kcal/kmolldvdii（6.8+1）12.29259115.185=873977.611kcal/h=2982858.74 kj/hcq冷卻介質(zhì)消耗量 ckgkjcpc/174. 471462.84kg/h12ttcqwpccc3242174. 474.29828583.再沸器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量在=104.3下

54、，甲醇的汽化熱為 1017.34kj/kg，水的汽化熱為 2247.22 wtkj/kg選用 0.5mpa（500kpa，180）低壓蒸汽為加熱介質(zhì)再沸器的熱負(fù)荷為lwvwbiivq因釜?dú)堃簬缀鯙樗?，故其焓可按純水進(jìn)行計(jì)算，即2247.2218=40449.96 kj/kmolblwvwrii則 95.881540449.96=3.88106 kj/hbq加熱蒸汽消耗量為rqwbh由附錄查得 p 為 500kpa 時(shí)水的汽化熱為 2113.2 kj/kg。則1836.08kg/h2 .21131088. 36rqwbh中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè)2.5.3 理論塔板數(shù)

55、計(jì)算理論塔板數(shù)計(jì)算7由于本次設(shè)計(jì)時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡(jiǎn)捷法求得，應(yīng)用圖解法。精餾段操作線方程為 11rxxrryd截距 0.053418 . 64164. 01rxd連接（，） ， （0，）與 q 線交于 d 點(diǎn)，連接（，）與dxdx1rxdwxwxd 點(diǎn)，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)，但由于極小，利用作圖法畫出理論板數(shù)，如圖所示，梯級(jí)數(shù)為 68 塊。wx圖 2-9 求理論塔板的圖解法由于圖中圈中塔板密集，所以無(wú)法詳細(xì)繪出塔板圖。塔頂溫度下：=356.5761kpa =56.4851kpa apbp中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28

56、頁(yè) 356.5761/56.4851=6.313badpp塔底溫度下：=1040.933kpa =118.1759kpaapbp1040.933/118.1759=8.808bawpp全塔平均揮發(fā)度：7.457wdm因?yàn)樗子性俜衅鳎跃s塔理論板數(shù)比梯級(jí)數(shù)少 1，確定精餾塔理論板數(shù)為 67 塊，精餾段為 4 塊，提餾段為 63 塊。2.5.4 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.精餾塔設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和條件表 2-28 水在不同溫度下的密度溫度/60708090100110密度/(g/ cm3)0.98320.97780.97180.96530.95840.9510表 2-2

57、9 甲醇在不同溫度下的密度溫度/102030405060密度/(g/ cm3)0.80080.79150.78250.77400.76500.7555表 2-30 水在不同溫度下的黏度溫度/505152535455黏度/smpa0.54940.54040.53150.52290.51460.5064表 2-31 甲醇在不同溫度下的黏度溫度/10152065.3171.8698.52黏度/smpa0.6860.6380.5910.3320.2950.225用內(nèi)插法可以計(jì)算出水和甲醇在塔頂、塔底和進(jìn)料溫度下的密度和黏度舉例：0.9689 g/ cm3水水9718. 0804 .849718. 09

58、653. 08090中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè)0.2623水水5229. 0534 .845229. 05146. 05354smpa表 2-32 水和甲醇在不同溫度下的密度溫度/84.4dt104.3wt101.7ft水密度/(g/ cm3)0.96890.95520.9571甲醇密度/(g/ cm3)0.73230.71340.7159表 2-33 水和甲醇在不同溫度下的黏度溫度/84.4dt104.3wt101.7ft水黏度/()smpa0.26230.09710.1235甲醇黏度/()smpa0.22420.11180.12642.塔頂條件下的流量和物性參數(shù)

59、32.040.4164+18（1-0.4164）=23.85kg/kmolddxmxmm12123.8595.8815=2286.77kg/hvmv123.8583.589=1993.60kg/hlml10.4164=0.44，=0.56dx1a2a 1.1788cm3/g22111aal9689. 056. 07323. 044. 0所以 0.8483 g/ cm3=848.3 kg/ m3l 0.8129 kg/ m34 .8415.273314. 885.23325.101rtmpv0.22420.4164+0.2623（1-0.4164）ddlxx121=0.2464smpa塔頂出料口

60、質(zhì)量流量：d=12.292523.85=293.18 kg/h中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè)表 2-34 塔頂部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)kmolkgm/3/mkgv3/mkglsmpalhkmolhkgd/摩爾質(zhì)量流量數(shù)值23.850.8129848.30.2464293.1812.29253.塔底條件下的流量和物性參數(shù)32.040.14610-6+18(1-0.14610-6)=18kg/kmolwwxmxmm1210.5812 kg/ m33 .10415.273314. 818325.101rtmpv由于=0.14610-6 wx所以0，1000.9552 g/ cm3=9