年產(chǎn)3000噸甲醇精餾段工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)-

1、年產(chǎn)3000噸甲醇精餾工段工藝設(shè)計(jì)學(xué)院:專(zhuān)業(yè):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:1.設(shè)計(jì)年產(chǎn)3000噸甲醇精餾段,年開(kāi)車(chē)時(shí)間7200小時(shí),工藝采用以煤制氣為原料合成粗甲醇,經(jīng)預(yù)精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔分離后得到精甲醇的新節(jié)能型三塔工藝流程開(kāi)發(fā)的2.計(jì)算條件:原料氣組成CH3OH H2O CH3CH2OH 輕餾分雜醇精甲醇收集:99.6%廢水中甲醇含量:50ppm3.設(shè)計(jì)要求:編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū),其中包括綜述,工藝路線選擇,物料衡算與工藝計(jì)算,主要塔設(shè)備計(jì)算,熱量衡算等。圖紙(3張:甲醇精餾段帶控制點(diǎn)工藝流程圖,平面布置圖,工段主要物料管道圖,精餾塔圖,主要設(shè)備圖等說(shuō)明書(shū)可以電腦打字,圖紙均為CAD繪圖摘要

2、甲醇是一種極重要的有機(jī)化工原料,最早由木材和木質(zhì)素干餾制得,故俗稱(chēng)木醇,是最簡(jiǎn)單的飽和脂肪組醇類(lèi)的代表物,是碳一化學(xué)的基礎(chǔ)產(chǎn)品。無(wú)色、透明、高度揮發(fā)、易燃液體、略有酒精味,分子式C-H4-O。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)化為汽車(chē)燃料的途徑。近年來(lái),隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),特別是甲醇燃料的推廣應(yīng)用,甲醇的需求大幅度上升。為了滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)甲醇的需求,開(kāi)展了此3000t/a的甲醇項(xiàng)目。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行物料衡算,塔設(shè)備簡(jiǎn)捷法計(jì)算、熱量衡算、換熱器計(jì)算等工藝計(jì)算。本

3、設(shè)計(jì)本著符合國(guó)情、技術(shù)先進(jìn)和易得、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則,采用煤炭為原料;利用GSP氣化工藝造氣;NHD凈化工藝凈化合成氣體;低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇;三塔精餾工藝精制甲醇;此外嚴(yán)格控制三廢的排放,充分利用廢熱,降低能耗,保證人員安全與衛(wèi)生。關(guān)鍵詞:甲醇,精餾,物料衡算,熱量衡算甲醇性質(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(chēng)木醇或木精。甲醇是無(wú)色有酒精氣味易揮發(fā)的液體

4、。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5 10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)

5、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(mén)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200mg/L 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(chēng)蟻酸

6、,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)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?？梢杂靡掖冀舛痉?。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

7、氫鈉的方式來(lái)中和。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(chē)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(chē)制造也將成為耗用甲醇的巨大部門(mén),甲醇

8、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)的各個(gè)部門(mén)。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(chēng),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)

9、等級(jí)精甲醇產(chǎn)品。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(pán)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(pán)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,精餾塔

10、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)?溝流和邊界效應(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(pán)式液體分布器可以較好地解決抗堵、防夾帶等問(wèn)題

11、,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)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)入預(yù)精餾塔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

12、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?；亓鞑跿-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

13、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)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)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

14、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繼續(xù)作加熱介質(zhì)用。 1.4.4 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E-15509的殼程

15、,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?；厥站s塔底出來(lái)的釜液,含有微量的甲醇和有機(jī)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。CH 3OH H 2O CH 3CH 2OH 輕餾分 雜醇Wt%2.3加壓精餾塔工藝計(jì)算3進(jìn)料流量 F =3000kg/h ,進(jìn)料液、餾出液、釜?dú)堃旱哪柗謹(jǐn)?shù).32/46=+=F x.3

16、2/7.99=+=D x.32/5.0=+=W x進(jìn)料平均相對(duì)分子質(zhì)量:kmol M F /kg 56.22324.0102.1804.32324.0=-+=(.223000=總物料:D W D W F +=+=98.132 易揮發(fā): 003.0995.0324.098.132+=+=W D Wx Dx Fx W D F 聯(lián)立、得 035.43=D koml/h 945.89=W koml/h 塔頂產(chǎn)品的平均相對(duì)分子質(zhì)量:kmol M /kg 970.31995.0102.1804.32995.0D =-+=(塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量:h kg D M /83.137535.43970.31D 0=

17、塔釜產(chǎn)品平均相對(duì)分子質(zhì)量:kmol M /kg 062.18003.0102.1804.32003.0w =-+=(物料衡算結(jié)果表塔頂出料 塔底出料4.塔頂氣相、液相、進(jìn)料和塔底的溫度分別為:.6641.8710041.875.99LD LD =-=-t t=-=-VD t t.9210010031.503.00W W=-=-t t進(jìn)料:787.7618.284.3218.2833.33F F =-=-t t精餾段平均溫度:89.702t t t FVD 1=+=t t t FW 2=+=取x-y 曲線上兩端點(diǎn)溫度下a 的平均值 查表可得28.34-100 5.31-10028.34x y -

18、1x -1y x y y y a A B B A 1=(91.94-10087.41-10091.94x y -1x -1y a 2=(64.105.72a a a 211=+=+=由于進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 F q x x = 解析法 907.011(11min =-=FD F D x x x x R 又操作回流比R 可取m in 2-1.1R R (= 所以取36.1907.05.15.1m in =R R三、熱量衡算3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。冷凝器的熱負(fù)荷冷凝器的熱負(fù)荷 (LD

19、VD C I I Q -+=D 1R ( 其中 VD I -塔頂上升蒸汽的焓; LD I -塔頂餾出液的焓對(duì)于全凝器作熱量衡算(忽略熱量損失又 水甲(V V H 1H D D x x I I LD VD -+=- 式中 H V 甲-甲醇的蒸發(fā)潛熱 H V 水-水的蒸發(fā)潛熱 蒸發(fā)潛熱的計(jì)算: 蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系式中 Tr -對(duì)比溫度沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表沸點(diǎn)/ 蒸發(fā)潛熱H V /(kJ kg -11105513.15 水100 225764.84時(shí),甲醇:蒸發(fā)潛熱:同理,水:蒸發(fā)潛熱:所以43.1086068.2364995.0177.1103995.0H 1H V V =-=-+=-(水甲D D

20、 x x I I LD VD 所以38.0T 1T 1H H 121V 2V r r (-=659.015.51384.6415.273T T T c r 22=+=658.01659.011105H 38.0V =-=(甲521.648100.01521.012257H 38.0V =-=(水(h/kJ 1028.1562.114633.295178.2D 1R 6=+=-+=(LD VD C I I Q(12t t C Q W pc CC -=式中 Wc-冷卻水消耗量,kg/hC pC -冷卻介質(zhì)在平均溫度下的比熱容,kJ/(kg t 1,t 2-冷卻介質(zhì)在冷凝器進(jìn)出口處的溫度,所以 30

21、235252t t t 21=+=+=此溫度下,冷卻水的比熱容 C pC =4.25kJ/(kg 12=-=-=( 加熱器熱負(fù)荷及全塔熱量衡算列表計(jì)算甲醇、水在不同溫度下混合物的比熱容C p (單位:kJ/(kg 塔頂 塔釜 進(jìn)料 精餾段 提餾段 甲醇 3.028 3.485 3.166 3.145 3.412 水 4.284 4.368 4.288 4.396 4.388 精餾段:甲醇:(kg /kJ 1803.38-93.7679.64145.3F LD 1=-=-(t t C p 水:(kg /3.367kJ 5-93.7679.64396.4F LD 1=-=-(t t C p 提餾段

22、:甲醇:(kg /kJ 35.7793.766.99412.3F W 1=-=-(t t C p 水:(kg /kJ 48.9993.766.99388.4F W 2=-=-(t t C p 塔頂流出液的比熱容:/kJ 149.3396.4003.0997.0145.31(211=+=-+=p p p C x x C C D D (kg 塔釜溜出液的比熱容:/kJ 385.4388.4997.0003.0412.31(212W W =+=-+=p p p C x x C C (kg 為簡(jiǎn)化計(jì)算,現(xiàn)以進(jìn)料焓,即76.93時(shí)焓值為基準(zhǔn)根據(jù)資料所提供的數(shù)據(jù),D t =128.1,W t =134.2

23、注:下標(biāo)1為甲醇,下標(biāo)2為水。=C Q 953.48091583.262632.04=4.84107 kJ/h(=-=12t t C Q W pc C C (1134818.29 kg/h在W t =134.2下,甲醇的汽化熱為1025.26kJ/kg ,水的汽化熱為2254.24 kJ/kg 選用0.7MPa (700kpa ,180低壓蒸汽為加熱介質(zhì) 再沸器的熱負(fù)荷為(LW VW B I I V Q -=因釜?dú)堃簬缀鯙樗?故其焓可按純水進(jìn)行計(jì)算,即則 =B Q 1583.262640621.40=6.43107 kJ/h 加熱蒸汽消耗量為(12t t c Q W pc Cc -=由附錄查得

24、P 為700kpa 時(shí)水的汽化熱為2071.5 kJ/kg 。則=52.3.3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 11+=R x x R Ry D 截距 =+=+1.01R x D 0.6067 連接(D x ,D x ,(0,1+R xD 與q 線交于d 點(diǎn),連接(W x ,W x 與d 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W x 極小,利用作圖法畫(huà)出理論板數(shù),如圖所示,梯級(jí)數(shù)為12塊。 圖2-3 加壓塔求理論塔板數(shù)的圖解法= BA= BA表2-5 水在不同溫度下的密度溫度/ 60 70

25、80 90 100 110 密度/(g/ cm 3表2-6 甲醇在不同溫度下的密度溫度/ 10 20 30 40 50 60 密度/(g/ cm 3表2-7 水在不同溫度下的黏度溫度/ 80 90 100 110 120 130 黏度/s mPa 表2-8甲醇在不同溫度下的黏度溫度/ 10 15 20 65.31 71.86 98.52 黏度/s mPa 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:=-=-水水9718.0801.849718.09653.080900.9691 g/ cm 3=-=-水水5229.0531.845229.05146.053540.26

26、48s mPa 表2-9 水和甲醇在不同溫度下的密度水密度/(g/ cm 3 0.9376 0.9331 0.9531 甲醇密度/(g/ cm 3表2-10 水和甲醇在不同溫度下的黏度水黏度/(s mPa 0.2214 0.2099 0.2624 甲醇黏度/(s mPa =+=22111a a L=+9376.0007.06908.0993.0 1.4450cm 3/g所以 =L 0.6920 g/ cm 3=692.0 kg/ m 3(=+=0.2210s mPa 塔頂出料口質(zhì)量流量:D =966.228931.96=30880.68 kg/h表2-11 塔頂部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào) kmolkg

27、M/3/m kg V3/m kg LsmPa L(h kmol h kg D /摩爾質(zhì)量流量數(shù)值(=+=+=22111a a L=+9331.022=0.1573s mPa 表2-12 塔底部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào) kmolkg M/3/m kg V3/m kg LsmPa L(h kmol h kg W /摩爾質(zhì)量流量數(shù)值(=-+=F F x M x M M 12132.040.82+18.02(1-0.82=28.44 kg/kmol(=+=+=22111a a L =+9531.013.07107.087.0 1.3605 cm 3/g所以 =L 0.7350 g/ cm 3=735.0 kg/

28、 m 3(=-+=F F L x x 1210.20220.82+0.2624(1-0.82=0.1973s mPa 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) kmolkg M/3/m kg V3/m kg LsmPa L(h kmol h kg F /摩爾質(zhì)量流量數(shù)值=+=+=2911321VV V 0.941 kg/ m 3=+=+=221L=+=+=299.4502707.50601221V V V 47814.53kg/h =+=+=244.175484.19720221L L L 18634.42 kg/h=+=+=21973.02210.02LF LD

29、 L 0.2092s mPa =+=+=2820432V=+=+=2632LL L 731.3 kg/ m 3=+=+=266.4341399.45027232V V V 44220.83 kg/h=+=+=274.8379901.86917232L L L 85358.38 kg/h=+=+=21973LFLW L 0.1773s mPa 塔頂:=3600.50601111V S V V 14.48m 3/s塔底:=3600.43413333V S V V 14.699m 3/s進(jìn)料:=3600.45027222V S V V 13.725m 3/s精餾段:=+=+=2725.1348.14

30、221S S S V V V 14.102m 3/s 提餾段:=+=+=2699.14725.13232S S S V V V 14.212m 3/s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/-m kg V 0.9410 0.8659 液相密度(3/-mkg L 731.3 氣相摩爾流量(1/-h kmol1583.2626 1583.2626 氣相質(zhì)量流量(1/-h kg0.1773 液相摩爾流量(1/-h kmol617.0337 3056.1538 液相質(zhì)量流量(1/-hkg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)

31、。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(chēng)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m 2/m 3 理論板數(shù)1/m 空隙率 % 壓力降MPa/m CB500Y12250973.010-42.3.6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8

32、14175.1lg -= L G LLG fG L A a g u 式中2a-干填料因子;L -液體粘度,s mPa ; A -金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料為0.30; G L 、-液體、氣體質(zhì)量流速; L G 、-氣體、液體密度; g -重力加速度。精餾段:G =0.9410kg/ m 3,L =713.5kg/ m 3,=0.97,a =25032/m m ,L =0.2092s mPa ,L =18634.42 kg/h ,G =47814.53 kg/h ,A =0.30 代入式中求解得 =f u 4.4m/s 空塔氣速 =f u u 5.00.54.4=2.2 m/s 體積流量 =S V 14.102m 3/s=2.1444uV D S提餾段:G =0.8659kg/ m 3,L =731.3 kg/ m 3,=0.97,a