年產(chǎn)5.0萬(wàn)噸二甲醚的工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)論文</b></p><p>　　年產(chǎn)5萬(wàn)噸二甲醚的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　院 系： 化學(xué)化工學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)：化學(xué)工

2、程與工藝 </p><p>　　提交日期： 2012年5月5日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要……………………………………………………………………………1</p><p>　　英文摘要……………………………………………………………………………2</p><p

3、>　　1．概述………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1二甲醚的簡(jiǎn)介………………………………………………………………3</p><p>　　1.1.1二甲醚的物理性質(zhì)…………………………………………………3</p><p>　　1.1.2二甲醚的用途…………………………………………………………4</p>

4、;<p>　　1.2二甲醚的生產(chǎn)工藝技術(shù)的選擇和確定……………………………………4</p><p>　　1.2.1甲醇液相脫水法…………………………………………………………4</p><p>　　1.2.2氣相一步法直接合成DME………………………………………………5</p><p>　　1.2.3液相一步法直接合成DME………………………………………

5、………6</p><p>　　1.2.4甲醇?xì)庀嗝撍ā?</p><p>　　1.3生產(chǎn)原料簡(jiǎn)介…………………………………………………………………7</p><p>　　1.4設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………………………7</p><p>　　1.5設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和意義…………………

6、……………………………………8</p><p>　　2．生產(chǎn)流程的確定……………………………………………………………8</p><p>　　2.1反應(yīng)原理………………………………………………………………8</p><p>　　2.2反應(yīng)條件………………………………………………………………8</p><p>　　2.3反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率…………

7、………………………………………………8</p><p>　　2.4工藝流程簡(jiǎn)圖………………………………………………………………8</p><p>　　2.5流程簡(jiǎn)述………………………………………………………………9</p><p>　　3.物料衡算與能量衡算………………………………………………………9</p><p>　　3.1物料衡算………

8、………………………………………………………9</p><p>　　3.1.1每小時(shí)生產(chǎn)能力的計(jì)算…………………………………………………9</p><p>　　3.1.2原料甲醇和回收塔得到甲醇的量……………………………………9</p><p>　　3.1.3原料甲醇中水的摩爾流量……………………………………………9</p><p>　　3.1

9、.4回收塔塔釜中甲醇的流量……………………………………………10</p><p>　　3.1.5回收塔塔頂中二甲醚流量……………………………………………10</p><p>　　3.1.6回收塔塔頂中水的流量……………………………………………10</p><p>　　3.1.7緩沖槽出口水的流量…………………………………………………10</p><

10、;p>　　3.1.8反應(yīng)器中物料衡算……………………………………………………10</p><p>　　3.1.9進(jìn)入甲醇回收塔水的流量……………………………………………11</p><p>　　3.1.10回收塔塔釜中水流量…………………………………………………11</p><p>　　3.1.11物料衡算表匯總………………………………………………………11&

11、lt;/p><p>　　3.2反應(yīng)器的能量衡算…………………………………………………………12</p><p>　　3.3二甲醚精餾塔熱量衡算……………………………………………………12</p><p>　　3.4甲醇回收塔的能量衡算……………………………………………………14</p><p>　　4 .精餾塔的計(jì)算與設(shè)備選型…………………………

12、……………………………15</p><p>　　4.1二甲醚分離塔的設(shè)計(jì)………………………………………………………15</p><p>　　4.1.1操作條件的確定………………………………………………………15</p><p>　　4.1.2相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算……………………………………………………16</p><p>　　4.1.3塔板數(shù)的確

13、定…………………………………………………………16</p><p>　　4.1.4塔徑的計(jì)算……………………………………………………………19</p><p>　　4.1.5精餾塔實(shí)際高度的計(jì)算………………………………………………20</p><p>　　4.1.6塔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………20</p><p>

14、　　4.1.7計(jì)算結(jié)果匯總………………………………………………………24</p><p>　　4.1.8換熱器的選取…………………………………………………………24</p><p>　　4.2甲醇回收塔的概算…………………………………………………………27</p><p>　　4.2.1設(shè)計(jì)方案的確定………………………………………………………27</p>

15、<p>　　4.2.2操作條件的確定………………………………………………………27</p><p>　　4.2.3塔板數(shù)的確定…………………………………………………………27</p><p>　　4.2.4主要尺寸………………………………………………………………39</p><p>　　5．安全生產(chǎn)與三廢處理…………………………………………………………

16、…32</p><p>　　5.1主要污染源及主要污染物…………………………………………………32</p><p>　　5.2廢氣產(chǎn)生及采取的治理措施………………………………………………32</p><p>　　5.3廢水、廢液處理……………………………………………………………32</p><p>　　5.4廢渣處理…………………………………

17、……………………………32</p><p>　　5.5噪聲治理………………………………………………………………32</p><p>　　5.6預(yù)期效果………………………………………………………………32</p><p>　　6．結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………………33</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………

18、…………………………………………………34</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………35</p><p>　　年產(chǎn)5萬(wàn)噸二甲醚的工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　魏學(xué)科</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：崔秀云</b></p>

19、<p>　?。S山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，黃山，245041）</p><p>　　摘 要：作為石油類的替代燃料，目前二甲醚(DME)倍受注目。DME是具有與石油類燃料的物理性質(zhì)相類似的化學(xué)品，在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體。它很便宜，而且能大量地生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)5萬(wàn)噸二甲醚的初步工藝設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中，簡(jiǎn)單介紹了二甲醚的性能、主要用途，確定以甲醇脫水法作為本設(shè)計(jì)的工藝生產(chǎn)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)

20、任務(wù)書(shū)的要求，通過(guò)物料衡算和熱量衡算，以確定設(shè)備工藝參數(shù)和消耗工藝指標(biāo)，同時(shí)對(duì)二甲醚生產(chǎn)過(guò)程中的安全注意事項(xiàng)及“三廢”治理作了相關(guān)說(shuō)明。</p><p>　　關(guān)鍵詞：二甲醚；甲醇；工藝設(shè)計(jì)。</p><p>　　The Design of Dimehyl Ether Process Annual Output 50,000 tons</p><p><b&g

21、t;　　Wei Xueke</b></p><p>　　Director：Cui Xiuyun</p><p>　?。–ollege of Chemistry and Chemical Engineering, Huangshan University, Huangshan, 245041）</p><p>　　Abstract：As oil fuel,

22、 DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar to oil fuel, and don’t produce combustion gas to damage the environment. It is cheap and it can be produced largely. This is the first step proc

23、ess design for annual output of 50,000 tons of dimethl ether, in the designed specifications, finally with methanol dehydration methods as process production methods of the designs. In the design process, in accordance w

24、ith the requirements of the mission des</p><p>　　Key words: dimethyl ether; methanol; process design. </p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1二甲醚的簡(jiǎn)介</b></p

25、><p>　　1.1.1二甲醚的物理性質(zhì)</p><p>　　物理性質(zhì)：二甲醚亦稱甲醚，英文dimethylether，英文縮寫(xiě)DME，化學(xué)分子式(CH3OCH3)，分子量為46.07，是重要的甲醇衍生物，沸點(diǎn)-24℃，凝固點(diǎn)-140℃。二甲醚是一種含氧有機(jī)化合物，溶于水，在大氣中可以降解，屬于環(huán)境友好型物質(zhì)。二甲醚在常溫下是一種無(wú)色氣體，具有輕微的醚香味。二甲醚無(wú)腐蝕性、無(wú)毒，在空氣中長(zhǎng)期暴

26、露不會(huì)形成過(guò)氧化物，燃燒時(shí)火焰略帶光亮。[1]</p><p>　　二甲醚的危險(xiǎn)特性：二甲醚為易燃?xì)怏w。與空氣混合能形成爆炸性混合物。接觸熱、火星、火焰或氧化劑易燃燒爆炸。接觸空氣或在光照條件下可生成具有潛在爆炸危險(xiǎn)性的過(guò)氧化物。氣體比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引著回燃。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。</p><p>　　二甲醚的毒性：二甲醚為弱麻醉劑，對(duì)

27、呼吸道有輕微的刺激作用，長(zhǎng)期接觸使皮膚發(fā)紅、水腫、生皰。濃度為7.5%（體積）時(shí)，吸入12分鐘后僅自感不適。濃度到8.2%（體積）時(shí)，21分鐘后共濟(jì)失調(diào)，產(chǎn)生視覺(jué)障礙，30分鐘后輕度麻醉，血液流向頭部，濃度為14%（體積）時(shí)，經(jīng)23分鐘引起運(yùn)動(dòng)共濟(jì)失調(diào)及麻醉，經(jīng)26分鐘失去知覺(jué)，皮膚接觸甲醚時(shí)易凍傷。空氣中允許濃度為400ppm[1]。二甲醚的物理性質(zhì)見(jiàn)下表[2]</p><p>　　表1-1 二甲醚物性參數(shù)&

28、lt;/p><p>　　1.1.2二甲醚的用途</p><p>　　(1)作為液化石油氣的替代物</p><p>　　由于自身含氧，碳鏈短，燃燒充分安全，燃燒過(guò)程不析碳，不會(huì)產(chǎn)生黑煙，無(wú)殘液，燃燒尾氣符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。二甲醚易于壓縮，常溫時(shí)貯存壓力0.61MPa，低于液化石油氣的1.6MPa，故更為安全，且可利用現(xiàn)有的液化石油氣罐，槽等容器及管道，灶具亦可通用，故易于推廣。

29、</p><p>　　(2)作為其它民用燃料的摻配組分</p><p>　　如在液化石油氣中添加一定量二甲醚，不但能提高C5的氣化效率，還增加C3、C4與C5間的互溶性，從而消除液化氣鋼瓶中殘液，避免燃燒時(shí)析炭，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　(3)醇醚燃料</b></p><p>　　醇醚燃料是燃料甲

30、醇與二甲醚按一定比例調(diào)配的混合物，由于粗醚中含有甲醇脫水過(guò)程生成的水，二甲醚與甲醇及水完全互溶。此外由于二甲醚可產(chǎn)生一定分壓以及減壓后二甲醚變?yōu)闅鈶B(tài)，因而醇醚燃料克服單一醇燃料需空氣充壓或自充壓和外預(yù)熱的特點(diǎn)，從而改善了燃燒性能，使其具有清潔、燃燒完全和使用方便的特點(diǎn)。醇醚燃料為我國(guó)特有的民用燃料，可彌補(bǔ)液化石油氣和城市煤氣供應(yīng)不能滿足的需求。</p><p>　　(4)作為柴油的替代品</p>&

31、lt;p>　　二甲醚作為車用燃料，涉及到方方面面的工作，如發(fā)動(dòng)機(jī)的改造，供應(yīng)站的建立，環(huán)保政策等等，這些除了企業(yè)的努力外，更需要國(guó)家政策的扶持，否則是難以推廣的。作為國(guó)家新興能源產(chǎn)業(yè)，應(yīng)努力爭(zhēng)取國(guó)家有關(guān)部門(mén)在產(chǎn)業(yè)化及配套政策上加以扶持，以促進(jìn)我國(guó)二甲醚工業(yè)的快速、健康發(fā)展 。</p><p>　　(5)作為汽油的替代品</p><p>　　以二甲醚調(diào)合的醚基復(fù)合汽油，它的研究法辛烷值

32、不小于91.6。西安交通大學(xué)已經(jīng)通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)及公路行車試驗(yàn)，結(jié)果均表現(xiàn)出良好的環(huán)保效益及社會(huì)效益。</p><p>　　1.2二甲醚的生產(chǎn)工藝技術(shù)的選擇和確定</p><p>　　1.2.1甲醇液相脫水法</p><p>　　反應(yīng)式：CH3OH+H2SO4→CH3HSO4+H2O</p><p>　　CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3

33、+H2O</p><p>　　該工藝可生產(chǎn)純度95％的DME產(chǎn)品，用于一些對(duì)DME純度要求不高的場(chǎng)合。催化劑為硫酸等無(wú)機(jī)酸。甲醇脫水反應(yīng)在液相、常壓或微正壓、130～180℃下進(jìn)行。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和（130℃-160℃），甲醇單程轉(zhuǎn)化率高（>85％），可間歇也可連續(xù)生產(chǎn)。</p><p>　　缺點(diǎn)：中間產(chǎn)品硫酸氫甲酯毒性較大；設(shè)備腐蝕、

34、環(huán)境污染嚴(yán)重且產(chǎn)品后處理比較困難。國(guó)外已基本不再采用此法；國(guó)內(nèi)仍有一些廠家使用該工藝生產(chǎn)DME，并在使用過(guò)程中對(duì)工藝有所改進(jìn)。[3]</p><p>　　1.2.2氣相一步法直接合成DME</p><p>　　二甲醚合成反應(yīng)機(jī)理包括：</p><p>　　甲醇合成（CO氫化作用）：</p><p><b>　　甲醇脫水：</b

35、></p><p><b>　　水煤氣轉(zhuǎn)換：</b></p><p>　　甲醇合成(氫化作用)：</p><p><b>　　總反應(yīng)：</b></p><p>　　反應(yīng)式(1)中生成的CH3OH可以由反應(yīng)式(2)立即轉(zhuǎn)化為二甲醚；反應(yīng)式(2)中生成的H2O又可被反應(yīng)式(3)消耗，反應(yīng)式(3)中

36、生成的H2又作為原料參與到反應(yīng)式(1)中，提高三個(gè)反應(yīng)式之間的“協(xié)同作用”。三個(gè)反應(yīng)相互促進(jìn)，從而提高了CO的轉(zhuǎn)化率。[4]</p><p>　　一步法是以合成氣為原料，在甲醇合成和甲醇脫水的雙功能催化劑上直接反應(yīng)生成DME。反應(yīng)過(guò)程中，由于反應(yīng)協(xié)同效應(yīng)，甲醇一經(jīng)生成，馬上進(jìn)行脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二甲醚，突破了單純甲醇合成中的熱力學(xué)平衡限制，增大了反應(yīng)推動(dòng)力，使得一步法工藝的CO轉(zhuǎn)化率較高，而且可以在聯(lián)產(chǎn)甲醇的化肥廠中

37、實(shí)施，利用化肥廠的造氣、凈化、壓縮、合成等全套設(shè)備，將生產(chǎn)甲醇的裝置適當(dāng)改造就可以生產(chǎn)，使得設(shè)備投資費(fèi)用和操作費(fèi)用減少 [5]。合成氣在固體催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)；在氣相法工藝中，使用貧氫合成氣為原料氣時(shí)，催化劑表面會(huì)很快積炭，因此往往需要富氫合成氣為原料氣。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：原料易得、流程短、設(shè)備規(guī)模小、能耗低、單程轉(zhuǎn)化率較高、不受甲醇價(jià)格影響，且具有較高的CO轉(zhuǎn)化率。</p><p&

38、gt;　　缺點(diǎn)：強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)移走，催化劑床層易產(chǎn)生熱點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致催化劑銅晶粒長(zhǎng)大，催化劑性能下降。[6]</p><p>　　1.2.3液相一步法直接合成DME</p><p>　　液相一步法采用氣液固三相漿態(tài)床反應(yīng)器，液相法是指將雙功能催化劑懸浮在惰性溶劑中，在一定條件下通合成氣進(jìn)行反應(yīng)，由于惰性介質(zhì)的存在，使反應(yīng)器具有良好的傳熱性能，反應(yīng)可以在恒溫下進(jìn)行。反應(yīng)過(guò)

39、程中氣一液一固三相的接觸，有利于反應(yīng)速度和時(shí)空產(chǎn)率的提高。另外，由于液相熱容大，易實(shí)現(xiàn)恒溫操作，催化劑積炭現(xiàn)象大為緩解，而且氫在溶劑中的溶解度大于CO的溶解度，因而可以使用貧氫合成氣作為原料氣。</p><p>　　由合成氣直接合成DME，與甲醇?xì)庀嗝撍ㄏ啾?，具有流程短、投資省、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，而且可獲得較高的單程轉(zhuǎn)化率。合成氣法現(xiàn)多采用漿態(tài)床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于移出反應(yīng)熱，易實(shí)現(xiàn)恒溫操作。它可直接利用CO含

40、量高的煤基合成氣，還可在線卸載催化劑。因此，漿態(tài)床合成氣法制DME具有誘人的前景，將是煤炭潔凈利用的重要途徑之一。合成氣法所用的合成氣可由煤、重油、渣油氣化及天然氣轉(zhuǎn)化制得，原料經(jīng)濟(jì)易得，因而該工藝可用于化肥和甲醇裝置適當(dāng)改造后生產(chǎn)DME，易形成較大規(guī)模生產(chǎn)，也可采用從化肥和甲醇生產(chǎn)裝置側(cè)線抽得合成氣的方法，適當(dāng)增加少量氣化能力，或減少甲醇和氨的生產(chǎn)能力，用以生產(chǎn)DME。[7]</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：由于操作

41、溫度較低，明顯降低了甲醇合成催化劑的熱失活及脫水催化劑的結(jié)炭現(xiàn)象，延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命； CO轉(zhuǎn)化率較高；可使用貧氫原料氣，因而為煤化工的發(fā)展提供了廣闊的空間。 [8]</p><p>　　缺點(diǎn)：該工藝在我國(guó)尚處于研發(fā)階段，若建生產(chǎn)裝置需大量外匯引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)較大。</p><p>　　1.2.4甲醇?xì)庀嗝撍ǎū驹O(shè)計(jì)采用方法）</p><p>　　反應(yīng)式：2

42、CH3OH→CH3OCH3+H2O</p><p>　　主要副反應(yīng)： CH3OH＝CO+2H2 </p><p>　　H3COCH3＝CH4+H2+CO </p><p>　　CO+H2O＝CO2+H2</p><p>　　甲醇?xì)庀啻呋撍ㄊ侵讣状家詺庀喾绞竭M(jìn)行的脫水反應(yīng)，這目前國(guó)內(nèi)外使用最多的二甲醚工業(yè)生產(chǎn)方法，其反應(yīng)壓力為

43、0.5-1.8MPa，反應(yīng)溫度為230-400℃，采用的催化劑為磷酸鋁。</p><p>　　主要工藝過(guò)程為：甲醇經(jīng)汽化在換熱器中與反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物換熱后進(jìn)入反應(yīng)器中進(jìn)行氣相催化脫水反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)換熱后、用循環(huán)水冷卻冷凝。冷卻冷凝后的物料進(jìn)行氣液分離，氣相送洗滌塔用甲醇或甲醇-水溶液吸收回收其中二甲醚，液相也就是粗二甲醚送至精餾塔進(jìn)行精餾分離。</p><p>　　該工藝成熟簡(jiǎn)單，對(duì)

44、設(shè)備材質(zhì)無(wú)特殊要求，基本無(wú)三廢及設(shè)備腐蝕問(wèn)題，后處理簡(jiǎn)單。另外裝置適應(yīng)性廣，可直接建在甲醇生產(chǎn)廠，也可建在其他公用設(shè)施好的非甲醇生產(chǎn)廠。用該工藝制得的DME產(chǎn)品純度最高可達(dá)99％，該產(chǎn)品不存在硫酸氫甲酯的問(wèn)題。</p><p>　　在現(xiàn)有的二甲醚生產(chǎn)方法中，一步法目前該方法正處于工業(yè)放大階段，規(guī)模比較小，另外，它對(duì)催化劑、反應(yīng)壓力要求高，產(chǎn)品的分離純度低，二甲醚選擇性低，這都是需要研究解決的問(wèn)題；甲醇液相法雖然有

45、技術(shù)突破，但仍有投資高、電耗高，生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，而且反應(yīng)器放大難度大，大裝置反應(yīng)器需多套并聯(lián)。而先進(jìn)的氣相法投資低、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好，而且反應(yīng)器催化劑裝填容量大，易于大型化，是目前最理想的二甲醚生產(chǎn)方法。</p><p>　　雖然該方法投資大，產(chǎn)品成本較高 [9]。但相比其他方法而言是最為成熟的方法。本設(shè)計(jì)采用氣相甲醇脫水法制DME，相對(duì)液相法，氣相法具有操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度較高，少量廢水廢氣排放，排放物低于

46、國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，DME選擇性和產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該法也是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)DME的主要方法[10]。</p><p><b>　　1.3生產(chǎn)原料簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　原料名稱：甲醇</b></p><p>　　分子式，相對(duì)分子質(zhì)量32.04。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的

47、甲醇原料濃度為99.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。</p><p>　　甲醇是最簡(jiǎn)單的飽和脂肪醇，密度0.791，沸點(diǎn)63.8℃，自燃點(diǎn)385℃。20℃時(shí)，蒸汽壓96.3mmHg，常溫常壓下純甲醇是無(wú)色透明，易揮發(fā)、可燃，略帶醇香味的有毒液體。甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等許多有機(jī)液體無(wú)限互容，但不能與脂肪烴類化合物相互溶，甲醇蒸汽和空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸極限為6.0%-36.5%（體積）。</p>&

48、lt;p><b>　　1.4設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　原料：工業(yè)級(jí)甲醇 </b></p><p>　　甲醇含量≥99.5％ 水含量≤0.5％ </p><p>　　產(chǎn)品：DME含量≥99.95％ 甲醇含量≤0.05% 水含量≤0.000005%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)） </p><p&

49、gt;　　設(shè)計(jì)規(guī)模：50,000噸DME/年，按照8000小時(shí)開(kāi)工計(jì)算，產(chǎn)品流量 6250kg/h ，即135.87kmol/h。 </p><p>　　設(shè)計(jì)要求：產(chǎn)品DME：回收率為99.8％，純度為99.95％。 </p><p>　　回收甲醇：回收率99.0％，純度為99.0％。（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）</p><p>　　1.5設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和意義</

50、p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　(1)確定了生產(chǎn)二甲醚的基本工藝流程</p><p>　　(2)反應(yīng)器、精餾塔、換熱器的的物料衡算和熱量衡算</p><p>　　(3)二甲醚精餾塔的塔高、塔徑以及塔板數(shù)的計(jì)算，甲醇回收塔的粗略計(jì)算</p><p>　　(4)換熱器等附屬

51、設(shè)備的計(jì)算選型</p><p>　　(5)繪制全廠工藝流程圖、二甲醚板式精餾塔的裝配圖</p><p>　　意義：基本確定了化工廠實(shí)際生產(chǎn)二甲醚的方法與流程。</p><p><b>　　2 生產(chǎn)流程的確定</b></p><p><b>　　2.1反應(yīng)原理</b></p><p

52、><b>　　反應(yīng)方程式： </b></p><p><b>　　2.2反應(yīng)條件</b></p><p>　　本過(guò)程采用連續(xù)操作，設(shè)計(jì)的反應(yīng)條件：溫度T=250℃-370℃，反應(yīng)壓力，反應(yīng)在絕熱條件下進(jìn)行。</p><p>　　2.3反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率</p><p>　　選擇性：該反應(yīng)為催化

53、脫水，該反應(yīng)過(guò)程為單一、不可逆、無(wú)副產(chǎn)品的反應(yīng)，選擇性為100%，即S=1。</p><p>　　轉(zhuǎn)化率：反應(yīng)為氣相反應(yīng)，甲醇的轉(zhuǎn)化率在80% 。</p><p><b>　　2.4工藝流程簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　圖2-1 工藝流程簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　2.5具體工藝流程</b&g

54、t;</p><p>　　經(jīng)原料庫(kù)來(lái)的新鮮甲醇經(jīng)往復(fù)泵升壓和未完全反應(yīng)的甲醇循環(huán)物流相混合進(jìn)入甲醇預(yù)熱器E-0101，用低壓蒸汽加熱到146℃，經(jīng)過(guò)換熱器E-0102換熱到260℃進(jìn)入反應(yīng)器R-0101進(jìn)行絕熱反應(yīng)，反應(yīng)器溫度在250-370℃之間。</p><p>　　反應(yīng)器出口混合物經(jīng)過(guò)換熱器E-0102、冷卻器E-0103，控制在泡點(diǎn)進(jìn)料的狀態(tài)下進(jìn)入DME板式塔精餾塔T-0101進(jìn)行

55、分離，塔頂?shù)玫郊兌葹?9.95％的產(chǎn)品二甲醚，塔底得到甲醇和水的混合物。</p><p>　　甲醇和水的混合物再進(jìn)入甲醇回收塔T-0102進(jìn)行分離，在T-0102塔中將水和甲醇分離，塔頂?shù)玫降募兌葹?9.0%的甲醇，回收得到的甲醇繼續(xù)循環(huán)使用，塔底得到的廢水再進(jìn)行相關(guān)的污水處理之后排放。</p><p>　　3 物料衡算與能量衡算</p><p><b>

56、　　3.1物料衡算</b></p><p>　　3.1.1每小時(shí)生產(chǎn)能力的計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，二甲醚的年生產(chǎn)能力為50,000噸/年。全年生產(chǎn)時(shí)間為8000小時(shí)，剩余時(shí)間為大修、中修時(shí)間，則每小時(shí)的生產(chǎn)能力為：</p><p>　　50000÷8000=6250kg/h =135.87kmol/h</p>&

57、lt;p>　　3.1.2原料甲醇和回收塔得到甲醇的量</p><p>　　設(shè)計(jì)過(guò)程的物流輸入輸出情況和循環(huán)物流清況如圖3-1所示。</p><p>　　二甲醚產(chǎn)量＝135.87kmol/h，轉(zhuǎn)化率x＝0.8，選擇性S＝1</p><p>　　設(shè)原料甲醇量為F，回收甲醇量為R，則：</p><p>　　進(jìn)入反應(yīng)器未反應(yīng)的量=進(jìn)入反應(yīng)器總量

58、×（1-轉(zhuǎn)化率）</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　R= (F+R)×(l一0.8) （公式3-1）</p><p>　　則根據(jù)反應(yīng)方程式有:</p><p>　　(F+R)/2×0.8=135.87 （公式3-2）&

59、lt;/p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　F=271.72 kmol/h， R= 67.93kmol/h。</p><p>　　3.1.3原料甲醇中水的摩爾流量</p><p>　　原料中甲醇含量為99.5％，水含量為0.5％，水的流量為q1 kmol/h，則</p><p&g

60、t;<b>　?。ü?-3）</b></p><p>　　得q1=2.43kmol/h</p><p>　　3.1.4回收塔塔釜中甲醇的流量</p><p>　　甲醇回收率為99.0％，廢水中甲醇流量為q2 kmol/h，則</p><p>　　則q2=0.686 kmol/h</p><p>

61、　　3.1.5回收塔塔頂中二甲醚流量</p><p>　　DME回收率為99.8％，設(shè)回收甲醇中二甲醚流量為q3 kmol/h，則</p><p>　　則q3 =0.27 kmol/h</p><p>　　3.1.6回收塔塔頂中水的流量</p><p>　　回收甲醇的純度為99.0％，設(shè)回收甲醇中水流量為q4,則</p><

62、;p><b>　?。ü?-4）</b></p><p>　　則q4=0.53 kmol/h</p><p>　　3.1.7緩沖槽出口水的流量</p><p>　　緩沖槽出口的水流量=原料甲醇中水的含量q1+回收甲醇中水的含量q4</p><p>　　=2.43 kmol/h+0.53 kmol/h</p&g

63、t;<p>　　=2. 96 kmol/h</p><p>　　3.1.8反應(yīng)器中物料衡算</p><p>　　(1)進(jìn)入反應(yīng)器物料流量的計(jì)算</p><p>　?、龠M(jìn)入反應(yīng)器中二甲醚的流量q5=回收的甲醇中二甲醚的含量</p><p>　　即 q3 =0.27 kmol/h</p><p>　?、谶M(jìn)入反

64、應(yīng)器中甲醇的流量q6=原料甲醇的量+回收甲醇的量</p><p>　　=271.72 kmol/h+ 67.93kmol/h</p><p>　　=339.65 kmol/h</p><p>　?、圻M(jìn)入反應(yīng)器中水的流量q7=緩沖槽出口的水流量=2.96kmol/h</p><p>　　(2)反應(yīng)器出口物料流量的計(jì)算</p>&l

65、t;p>　　反應(yīng)器出口二甲醚流量q8＝回收甲醇中二甲醚的含量q3+二甲醚產(chǎn)量</p><p>　?。?.27 kmol/h +135.87kmol/h</p><p>　　=136.14kmol/h</p><p>　　②反應(yīng)器出口甲醇流量=回收的甲醇量+廢水中甲醇的量q2</p><p>　　=67.93 kmol/h +0.686

66、kmol/h</p><p>　　=68.616 kmol/h</p><p>　?、鄯磻?yīng)器出口水的流量</p><p>　　反應(yīng)器出口水的流量為q9，由反應(yīng)器進(jìn)出口物料守恒，則有：</p><p>　　進(jìn)入反應(yīng)器中二甲醚的質(zhì)量+進(jìn)入反應(yīng)器中甲醇的質(zhì)量+進(jìn)入反應(yīng)器中水的質(zhì)量</p><p>　　=反應(yīng)器出口二甲醚質(zhì)量+

67、反應(yīng)器出口甲醇質(zhì)量+反應(yīng)器出口水的質(zhì)量</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　0.27×46+339.65×32+2.96×18</p><p>　　=136.14×46+135.87×32+ q9×18</p><p>　　可得反應(yīng)器

68、出口水的流量q9=137.57 kmol/h</p><p>　　3.1.9進(jìn)入甲醇回收塔水的流量</p><p>　　進(jìn)入甲醇回收塔水流量=反應(yīng)器出口水的流量=137.57 kmol/h</p><p>　　3.1.10回收塔塔釜中水流量</p><p>　　廢水中水流量=進(jìn)入甲醇回收塔水流量－回收甲醇中水的流量</p>&l

69、t;p>　　= q9－q4=137.57 kmol/h－0.53 kmol/h</p><p>　　=137.04kmol/h</p><p>　　3.1.11物料衡算表匯總</p><p>　　表3-1 反應(yīng)器物料衡算表</p><p>　　表3-2 二甲醚精餾塔物料衡算表</p><p>　　表3-3

70、甲醇精餾塔物料衡算表</p><p>　　3.2反應(yīng)器的能量衡算</p><p>　　本次設(shè)計(jì)，在物料的進(jìn)料溫度為260℃，出反應(yīng)器的溫度為360℃，基準(zhǔn)溫度取20℃,由物性手冊(cè)查的二甲醚、甲醇、水的比熱容分別為：</p><p>　　Cp1=2.49kJ/（kg/℃） Cp2=2.25 kJ/（kg/℃） Cp3=4.175kJ/（kg/℃）&l

71、t;/p><p>　　原料氣反應(yīng)前帶入熱量：</p><p>　　Q1=(0.27×2.25×32+339.65×2.49×46+2.96×4.175×18)×(260-20)</p><p>　　=9.39×106kJ/h</p><p>　　反應(yīng)后氣體帶走熱量：&

72、lt;/p><p>　　Q2=(136.14×2.25×32+68.616×2.49×46+137.57×4.175×18)×(360-20)</p><p>　　=9.54×106kJ/h</p><p><b>　　反應(yīng)放出熱量QR：</b></p>

73、<p>　　反應(yīng)式2CH3OH→CH3OCH3+H2O+23.45kJ/mol</p><p>　　改寫(xiě)為CH3OH—1/2CH3OCH3+l/2H2O+11.72kJ/mol取轉(zhuǎn)化率80%，</p><p>　　則反應(yīng)熱：QR=11.72×80%×（136.14-0.27）=1.28×106kJ/kmol</p><p>&

74、lt;b>　　熱量損耗Q3：</b></p><p>　　熱量損耗主要體現(xiàn)在絕熱效果上，若保溫?zé)釗p失忽略不計(jì)，則Q3=0</p><p>　　傳給換熱物質(zhì)的熱量QC：</p><p>　　QC=Q1+QR-Q2-Q3=1.13×106 kJ/h</p><p>　　3.3二甲醚精餾塔熱量衡算</p>

75、<p>　　(1)精餾段上升蒸汽量：</p><p>　　（其中R的計(jì)算，見(jiàn)4.1.3）</p><p><b>　　(2)提餾段：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的都是泡點(diǎn)進(jìn)料,則</p><p><b>　　則</b></p><p>　　(3)再沸器的

76、熱負(fù)荷：</p><p><b>　?。ü?-5）</b></p><p>　　-再沸器中上升蒸汽的焓，KJ∕mol</p><p>　　-釜?dú)堃旱撵?，KJ∕mol</p><p>　　因?yàn)楦獨(dú)堃簽榧状己退?，在塔釜溫度?46℃（計(jì)算見(jiàn)4.1.1）下，查表得甲醇的汽化熱為26.6KJ∕mol</p>&l

77、t;p>　　水的汽化熱為38.4KJ∕mol</p><p>　　計(jì)算得塔底中甲醇與水的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.33、0.67，則</p><p><b>　　計(jì)算得</b></p><p>　　(4)冷凝器的熱負(fù)荷 </p><p><b>　?。ü?-6）</b></p>&l

78、t;p>　　-塔頂上升蒸汽的焓，KJ∕mol</p><p>　　-溜出液的焓，KJ∕mol</p><p>　　因?yàn)樗旔s出液幾乎為二甲醚,其焓可按二甲醚進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　在塔頂溫度為38℃（計(jì)算見(jiàn)5.1.1）下，查表得甲醚的汽化熱為17.5KJ∕mol</p><p><b>　　計(jì)算得：</b>&

79、lt;/p><p>　　(5)加熱蒸汽消耗量及冷卻水的消耗量</p><p>　　設(shè)加熱蒸汽絕壓為,冷卻水在飽和溫度下排出，冷卻水進(jìn)出冷凝器的溫度為和。</p><p>　　查得此時(shí)水的汽化熱為2205</p><p><b>　　加熱蒸汽消耗量</b></p><p><b>　　冷卻水消

80、耗量</b></p><p>　　3.4甲醇回收塔的能量衡算</p><p>　　(1)精餾段上升蒸汽量為:</p><p><b>　　(2)提餾段</b></p><p><b>　　泡點(diǎn)進(jìn)料,</b></p><p>　　(3)再沸器的熱負(fù)荷</p&g

81、t;<p><b>　　釜?dú)堃阂运疄橹?。則</b></p><p>　　在塔底100℃下，查表得水的汽化熱為40.56KJ∕mol，則</p><p>　　(4)冷凝器的熱負(fù)荷 </p><p>　　塔頂餾出液幾乎為甲醇,其焓可按甲醇進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　在65.4℃下，查表得甲醚的汽化熱為36.

82、12KJ∕mol，則</p><p>　　(5)加熱蒸汽消耗量及冷卻水的消耗量</p><p>　　設(shè)加熱蒸汽絕壓為,冷卻水在飽和溫度下排出，冷卻水進(jìn)出冷凝器的溫度為和。</p><p>　　查得此時(shí)水的汽化熱為2205</p><p><b>　　加熱蒸汽消耗量</b></p><p><

83、b>　　冷卻水消耗量</b></p><p>　　表3-4 熱量衡算表</p><p>　　4 精餾塔的計(jì)算與設(shè)備選型</p><p>　　4.1二甲醚分離塔的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1操作條件的確定</p><p>　　DME在常壓下的沸點(diǎn)是-24.9℃，所以如果選擇系統(tǒng)壓力在常壓下，則

84、塔頂冷凝器很難對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。所以塔壓力采用加壓。另一方面隨著操作壓力增加,精餾操作所用的蒸汽、冷卻水、動(dòng)力消耗也增加。精餾高純度DME的操作壓力適宜范圍為0.6～0.8Mpa，在壓力為800KPa下加壓精餾，有較好效果。在多組分精餾中，先要確定組分中兩關(guān)鍵組分，此塔中關(guān)鍵組分為二甲醚和甲醇。</p><p>　　根據(jù)分離要求，分離產(chǎn)品DME使純度達(dá)到99.95％，同時(shí)，產(chǎn)品回收率達(dá)到99.8％，這里采用塔頂壓

85、力為814KPa，塔底壓力為850KPa，進(jìn)料壓力為840KPa。</p><p><b>　　即</b></p><p>　　塔頂操作壓力 PD=814kPa </p><p>　　進(jìn)料板壓力 PF=840kPa</p><p>　　塔底壓力 Pw=850kPa</p&g

86、t;<p><b>　　安托尼公式</b></p><p>　　㏑Pis=A-B/(T+C)</p><p>　　查物性數(shù)據(jù)表得[11]</p><p>　　表4-1 安托因公式數(shù)據(jù)表</p><p>　　根據(jù)安托尼公式，及平衡關(guān)系式，依據(jù)操作壓力，通過(guò)試差法，得：</p><p>

87、;　　塔頂溫度 </p><p>　　進(jìn)料板溫度 </p><p>　　塔底溫度 </p><p>　　4.1.2相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)用Antoine方程求得塔頂進(jìn)料和塔底條件下，純組分的飽和蒸汽壓P如下：</p><p>　　表4-2 純組分的飽和蒸汽壓P

88、</p><p><b>　　相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)以DME為輕關(guān)鍵組分A，CH3OH為重關(guān)鍵組分B，H2O為非重關(guān)鍵組分C；以重關(guān)鍵組分為基準(zhǔn)物，即=1。</p><p><b>　　塔頂：</b></p><p><b>　　進(jìn)料：</b>&

89、lt;/p><p><b>　　塔釜：</b></p><p>　　全塔平均相對(duì)揮發(fā)度：</p><p>　　4.1.3塔板數(shù)的確定</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)是多組分精餾，先要確定組分中兩關(guān)鍵組分，此塔中關(guān)鍵組分為二甲醚和甲醇。因?yàn)?，則二甲醚的氣液平衡方程為</p><p>　　由二甲醚-甲醇

90、x-y圖數(shù)據(jù)繪圖得：</p><p>　　4-3 二甲醚-甲醇x-y圖數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　最小回流比：</b></p><p>　　由于是泡點(diǎn)進(jìn)料，則=0.3977</p><p>　　其中根據(jù)表5-1的數(shù)據(jù)，=0.3977，得，則：</p><p>　　取實(shí)際回流比是最小回流比

91、的2倍，則：</p><p>　　R=2Rmin=0.56</p><p><b>　　理論板的計(jì)算： </b></p><p><b>　　Nmin= </b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　=4.06

92、</b></p><p>　　這里采用簡(jiǎn)捷法求理論板數(shù)</p><p><b>　　X==0.18</b></p><p><b>　　Y=</b></p><p><b>　　0.458=</b></p><p><b>　　N=

93、9.2</b></p><p>　　該蒸餾為泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料板位置由下面公式計(jì)算:</p><p>　?。ㄒ?jiàn)《化工原理》下冊(cè)，公式9-78）</p><p>　　n—精餾段理論板層數(shù)；</p><p>　　m—提餾段理論板數(shù)（包括再沸器）</p><p>　　因?yàn)閚+m=9.2+1=10.2</p>

94、;<p>　　所以n=5.6,m=4.6（包括再沸器）</p><p><b>　　第6塊為理論進(jìn)料板</b></p><p><b>　　全塔效率：</b></p><p><b>　　查物性數(shù)據(jù)表</b></p><p><b>　　以進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)

95、</b></p><p>　　表4-4 黏度數(shù)據(jù)表</p><p>　　=∑=0.3977×0.073+0.245×0.2004+0.4019×0.314=0.204(mPa·s)</p><p>　　=0.49×(9.86×0.204)-0.245=0.413</p><

96、p><b>　　塔內(nèi)實(shí)際板數(shù)</b></p><p>　　取實(shí)際板層數(shù)為23塊(不包括再沸器)</p><p><b>　　塔內(nèi)實(shí)際精餾板數(shù)</b></p><p>　　取實(shí)際精餾段塔板數(shù)為14塊，提餾段實(shí)際板數(shù)為9塊，第15塊為進(jìn)料板</p><p>　　4.1.4塔徑的計(jì)算</p&g

97、t;<p>　　平均摩爾質(zhì)量 M=46 Kg/kmol</p><p>　　M=22.65Kg/kmol</p><p>　　平均密度 </p><p><b>　　Kg/m</b></p><p>　　=0.56135.97=76.14Kmol/h</p>

98、<p>　　精餾塔的氣液相體積流率為</p><p><b>　　= m</b></p><p><b>　　m</b></p><p>　　由U , 其中 C = C</p><p>　　圖4-5 史密斯關(guān)聯(lián)圖</p><p>　　C可由上圖查得，圖的橫

99、坐標(biāo)為</p><p>　　取板間距H板上液層高度h</p><p><b>　　H</b></p><p><b>　　查圖得，C</b></p><p><b>　　C= C</b></p><p>　　u = 0.512m/s</p>

100、<p>　　取安全系數(shù)為0.6，則空塔氣速為</p><p>　　u=0.6umax=0.6</p><p><b>　　D=</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D=1.0m</p><p>　　4.1.5精餾塔實(shí)際高度的計(jì)算</p><p>　　H=HD+(N-2

101、-S) HT+SHT′+HF+HB</p><p>　　HD——塔頂空間，取1.0m</p><p>　　HT——塔板間距取0.35m</p><p>　　HT′——開(kāi)有人孔的塔板間距，取0.7m</p><p>　　HF——進(jìn)料段高度，取0.8m</p><p>　　HB——塔底空間，取2.0m</p>

102、<p>　　N——實(shí)際塔板數(shù)，前面算出實(shí)際板數(shù)為23塊</p><p>　　S——人孔數(shù)目，每5塊塔板設(shè)置一個(gè)人孔，取人孔3個(gè)（另外進(jìn)料板和裙座的位置各有一個(gè)）</p><p>　　H=1.0+18×0.35+3×0.7+0.8+2.0=12.2(m)</p><p>　　4.1.6塔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p&g

103、t;　　板間距HT=0.35m,取板上液層高度hL=0.06m</p><p><b>　　塔徑D=1.0m </b></p><p>　　根據(jù)塔徑和液體的流量，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，塔板采用單溢流和分塊式組裝。</p><p><b>　　溢流裝置</b></p><p><b>

104、　　(1)堰長(zhǎng)lw</b></p><p>　　取堰長(zhǎng)lw=0.7D,即lw=0.7×1.0=0.7(m)</p><p>　　(2)堰上液層高度how</p><p>　　How =，取E≈1</p><p><b>　　How =</b></p><p>　　hOW>

105、;0.006m，符合要求(一般how不應(yīng)小于6mm,以免液體在堰上分布不均)</p><p><b>　　(3)出口堰高h(yuǎn)W</b></p><p>　　hL=hW+hOW，即</p><p>　　(4) 降液管底隙高度 ho</p><p>　　ho=hw-0.006=0.0535-0.006= 0.0475(m)&l

106、t;/p><p>　　(5) 弓形降液管寬度Wd和面積Af</p><p>　　4-6弓形降液管的寬度與面積圖</p><p>　　查弓形降液管的寬度與面積圖得</p><p>　　(6) 液體在液管中停留時(shí)間θ</p><p><b>　　θ=</b></p><p>　　停

107、留時(shí)間θ>5s，故降液管尺寸可用。</p><p>　　(7)降液管低隙高度h</p><p>　　h==0.0116（取=0.08）</p><p>　　故降液管低隙高度設(shè)計(jì)合理.</p><p><b>　　塔板布置</b></p><p><b>　　(1) 塔板的分塊<

108、;/b></p><p>　　因D故塔板采用分塊式，查表得，塔板分3塊</p><p>　　(2) 邊緣區(qū)寬度：</p><p>　　一般的寬度為50-75mm</p><p><b>　　安全區(qū)寬度：</b></p><p>　　規(guī)定D<1.5m時(shí)，=0.075m</p>

109、<p>　　D>1.5m時(shí)，=0.1m</p><p>　　此時(shí)，取=0.06m，=0.075m</p><p>　　(3)浮閥數(shù)目與排列</p><p>　　取閥孔動(dòng)能因子F 則孔速u</p><p><b>　　u</b></p><p>　　每層塔板上的浮閥數(shù)，取孔閥直徑

110、d0=0.039m</p><p><b>　　N==</b></p><p>　　取邊緣區(qū)厚度WC=0.06m,泡沫區(qū)厚度Ws=0.075m,則塔板上的泡沫區(qū)面積為</p><p><b>　　Aa=2</b></p><p><b>　　其中R=</b></p>

111、<p><b>　　x=</b></p><p><b>　　所以 A</b></p><p><b>　　=0.467m2</b></p><p>　　浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一橫排的孔心距t=0.075m,則可估算排間距.即</p><p><

112、;b>　　=</b></p><p>　　因塔板采用分塊式，取=0.1m,按t=75mm,=100mm.以等腰三角形叉排方式作圖。排得閥數(shù)40。</p><p><b>　　如下圖：</b></p><p>　　4-7 圖浮閥孔排列圖</p><p>　　取N=40重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)</

113、p><p><b>　　u0=</b></p><p><b>　　F0=u0</b></p><p>　　閥孔動(dòng)能因數(shù)F0變化不大，仍在9-12范圍內(nèi)，合理</p><p>　　4.1.7計(jì)算結(jié)果匯總</p><p>　　表4-8 浮閥塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果</p>

114、<p>　　4.1.8換熱器的選取</p><p><b>　?。?）冷凝器</b></p><p>　　選用列管式冷凝器，逆流方式操作，冷卻水進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為30℃。</p><p><b>　　取</b></p><p>　　逆流： T 38℃→35℃</p&

115、gt;<p>　　t 30℃←15℃ </p><p><b>　　℃ </b></p><p><b>　　計(jì)算R和P</b></p><p>　　由R、P的值，查《化工原理》下冊(cè)5-11（a）得=0.97，因>0.8，選用單殼程可行。</p><p>　　=（0.97&

116、#215;13.1）℃=12.7℃</p><p><b>　　則</b></p><p>　　查化工原理附錄，選型如下</p><p>　　表4-9 冷凝器結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)</p><p><b>　　校核：</b></p><p>　　管內(nèi)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)為：</p&

117、gt;<p>　　管外的對(duì)流傳熱膜系數(shù)為：</p><p><b>　　=12.7℃</b></p><p><b>　　污垢參數(shù)：</b></p><p>　　參考附錄十三查得 </p><p>　　管壁導(dǎo)熱系數(shù)λ=50.0</p><p>　　管壁厚度b＝

118、0.0025m</p><p><b>　　因此</b></p><p><b>　　而</b></p><p><b>　　所計(jì)的</b></p><p>　　∴K選符合要求，所選換熱器設(shè)計(jì)安全。</p><p><b>　?。?）再沸器&l

119、t;/b></p><p>　　選擇140℃的飽和水蒸氣加熱，用潛熱加熱可節(jié)省蒸汽量，從而減少熱量損失。取</p><p>　　逆流：T： 146℃145℃ t： 100℃140℃℃計(jì)算R和P</p><p>　　由R、P的值，查《化工原理》下冊(cè)5-11（a）得=0.99，因>0.8，選用單殼程可行。</p><p

120、>　　=（0.99×19.6）℃=19.4℃</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　傳熱面積：</b></p><p>　　查化工原理附錄，選型如下</p><p>　　4-10 冷凝器結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)</p><p>　　經(jīng)校核（

121、按冷凝器的校核方法），所選的換熱器是安全的。</p><p>　　4.2甲醇回收塔的概算</p><p>　　4.2.1設(shè)計(jì)方案的確定：</p><p>　　甲醇分離塔的作用：1、回收未完全反應(yīng)的甲醇回收率達(dá)到99.0％，純度達(dá)到99.0％。在此目標(biāo)下對(duì)該塔進(jìn)行計(jì)算，在甲醇分離塔中，甲醇和水為關(guān)鍵組分，甲醇-水屬于難分離物系，固選用填料精餾塔易滿足要求。</p

122、><p>　　4.2.2操作條件的確定：</p><p>　　甲醇在常壓下的沸點(diǎn)是64.53℃，所以可以選擇系統(tǒng)壓力在常壓下，故取</p><p>　　塔頂操作壓力 </p><p>　　進(jìn)料板壓力 </p><p>　　塔底壓力 </p><p>　　依據(jù)操作壓力，由

123、泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中甲醇、水的飽和蒸氣壓由安托尼方程計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如下：</p><p>　　塔頂溫度 </p><p>　　進(jìn)料板溫度 </p><p>　　塔底溫度 </p><p><b>　　4.2.3塔的設(shè)計(jì)</b></p><p>

124、;　　由操作溫度和安托尼方程可算得純組分的飽和蒸汽壓</p><p><b>　　塔頂</b></p><p><b>　　塔底</b></p><p>　　(1)平均相對(duì)揮發(fā)度：</p><p><b>　　(2)求最小回流比</b></p><p>

125、　　已知，=0.33，且=3.9，=0.9883，</p><p><b>　　所以=1.01</b></p><p>　　(3)求最少理論板數(shù)</p><p>　　R=1.2Rmin=1.2×1.01=1.212</p><p><b>　　Nmin=</b></p>&l

126、t;p><b>　　(4)求解理論板數(shù)</b></p><p>　　用簡(jiǎn)潔法求理論板數(shù)：</p><p><b>　　X==0.09</b></p><p>　　Y=0.545827-0.591422X+</p><p>　　=0.545827-0.591422×0.09+</

127、p><p><b>　　=0.523</b></p><p><b>　　Y=</b></p><p><b>　　0.523=</b></p><p><b>　　N=17.3</b></p><p><b>　　=<

128、/b></p><p><b>　　0.523=</b></p><p><b>　　=9.7</b></p><p>　　可知，總的理論板數(shù)是18塊，精餾段的板數(shù)是10塊，第11塊為進(jìn)料板</p><p><b>　　(5)全塔效率:</b></p>&l