畢業(yè)設(shè)計(jì)----年產(chǎn)3萬(wàn)噸二甲醚裝置分離精餾工段的設(shè)計(jì)

1、<p>　　年產(chǎn)3.0萬(wàn)噸二甲醚裝置分離精餾工段的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來(lái)，二甲醚已成為國(guó)際石油替代途徑與新型二次能源的熱點(diǎn)課題，引起各國(guó)關(guān)注與重視。</p><p>　　二甲醚的制備主要有甲醇脫水法和合成氣一步法兩種。與傳統(tǒng)的甲醇合成二甲醚相比，一步法合成二甲醚工藝經(jīng)濟(jì)更加合理，

2、在市場(chǎng)更具有競(jìng)爭(zhēng)力，正在走向工業(yè)化。目前，制取二甲醚的最新技術(shù)是從合成氣直接制取，相比較甲醇脫水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因?yàn)轶w系存在有未反應(yīng)完的合成氣以及二氧化碳，要得到純度較高的二甲醚，分離過(guò)程比較復(fù)雜。開發(fā)中的分離工藝主要采用吸收和精餾等化工單元操作過(guò)程得到純度較高的二甲醚產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)分離中的精餾工序進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，分離二甲醚、甲醇和水三元體系。精餾塔采用浮閥塔，塔頂冷凝裝置采用全凝器，用來(lái)準(zhǔn)確控制回流比；塔底采用水蒸氣

3、蒸汽加熱，以提供足夠的熱量。通過(guò)計(jì)算得出理論板數(shù)，塔效率，實(shí)際板數(shù)，進(jìn)料位置，在板式塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算中得出塔徑，有效塔高，篩孔數(shù)。通過(guò)篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算，證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。以保證精餾過(guò)程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。</p><p>　　關(guān)鍵詞：二甲醚 分離 三元體系 精餾</p><p>　　Annual output of 30,000 tons of dimethy

4、l ether distillation section in the design of separation device</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In recent years, DME has become an alternative channel of international oil and new

5、secondary energy and hot topics, That aroused national concern and attention.</p><p>　　Preparation of dimethyl ether mainly methanol dehydration and One-step synthesis. With the traditional methanol synthesi

6、s compared to synthesis of dimethyl ether, one-step synthesis of dimethyl ether process more rational economy, more competitive in the market and it is moving towards industrialization. Currently, synthesis gas to dimeth

7、yl ether is the latest technology Preparation of dimethyl ether. Compared with methanol dehydration, system of direct synthesis of DME as the existence of unrea</p><p>　　Keywords: DME separate ternary syst

8、em distillation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>

9、;　　1.1概述1</b></p><p>　　1.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)1</p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)規(guī)模及設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.1.3 產(chǎn)品規(guī)格、性質(zhì)及用途1</p><p>　　1.1.4技術(shù)來(lái)源3</p><p>　　1.2二甲醚分離裝置流程6</p>&l

10、t;p>　　2 精餾塔的工藝計(jì)算8</p><p>　　2.1精餾塔的物料衡算8</p><p>　　2.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)8</p><p>　　2.1.2物料衡算8</p><p>　　2.2精餾塔工藝計(jì)算10</p><p>　　2.2.1物料衡算10</p><p>　　2

11、.2.2操作條件的確定10</p><p>　　2.3精餾塔設(shè)備計(jì)算12</p><p>　　2.3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)12</p><p>　　2.3.2塔板數(shù)的確定15</p><p>　　2.3.3精餾塔主要尺寸計(jì)算18</p><p>　　2.3.4塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>

12、　　2.3.5 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算26</p><p>　　2.3.6 塔板負(fù)荷性能圖29</p><p>　　2.3.7塔高的計(jì)算33</p><p><b>　　3 熱量衡算35</b></p><p><b>　　3.1數(shù)據(jù)35</b></p><p>　　3.

13、2冷凝器的熱負(fù)荷35</p><p>　　3.3再沸器的熱負(fù)荷36</p><p>　　3.4冷卻水消耗量和加熱蒸汽消耗量38</p><p>　　4主要設(shè)備設(shè)計(jì)和選型39</p><p>　　4.1接管的設(shè)計(jì)39</p><p>　　4.1.1進(jìn)料管39</p><p>　　4.1

14、.2回流管39</p><p>　　4.1.3釜液出口管39</p><p>　　4.1.4塔頂蒸汽管40</p><p>　　4.1.5加熱蒸汽管40</p><p>　　4.2冷凝器的選型41</p><p><b>　　5 結(jié)論42</b></p><p>

15、;<b>　　參考文獻(xiàn)43</b></p><p><b>　　附錄44</b></p><p><b>　　謝辭46</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1概述</b><

16、;/p><p><b>　　1.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　根據(jù)北京理工大學(xué)珠海學(xué)院下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書，模擬現(xiàn)有的漿態(tài)床一步法二甲醚合成產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，對(duì)二甲醚分離裝置中的精餾工段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)規(guī)模及設(shè)計(jì)要求</p><p>　　設(shè)計(jì)規(guī)模：年產(chǎn)3.0萬(wàn)噸二甲醚分離裝置（合成氣一

17、步法），設(shè)計(jì)該分離裝置中精餾工段工藝，精餾裝置采用浮閥塔。</p><p>　　產(chǎn)品要求：二甲醚≥99％</p><p>　　1.1.3 產(chǎn)品規(guī)格、性質(zhì)及用途</p><p>　　(一) 產(chǎn)品規(guī)格：二甲醚≥99％（質(zhì)量含量）</p><p><b>　　(二) 二甲醚性質(zhì)</b></p><p>

18、;　　物理性質(zhì)：二甲醚亦稱甲醚，英文dimethylether，英文縮寫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

19、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)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

20、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?？諝庵性试S濃度為400ppm[1]。二甲醚的物理性質(zhì)見表1-1 [2]</p><p>　　表1-1 二甲醚的物理性質(zhì)</p><p>　　(三) 二甲醚的用途</p>&l

21、t;p><b>　　(1) 用作燃料</b></p><p>　　二甲醚可替代液化石油氣(LPG)作為燃料。二甲醚在常溫常壓下為無(wú)色無(wú)味氣體,在一定壓力下為液體,其液化氣與LPG性能相似,貯存于液化氣鋼瓶中的壓力為1.35M Pa,小于LPG壓力(1.92M Pa),因而可以代替煤氣、石油液化氣用作民用燃料。二甲醚液化氣作為民用燃料有一系列優(yōu)點(diǎn)：二甲醚自身含氧,碳鏈短,燃燒性能良好,燃

22、燒過(guò)程中無(wú)黑煙,燃燒尾氣符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),其熱值比柴油和液化天然氣低,但比甲醇高。二甲醚液化氣在室溫下壓力符合現(xiàn)有LPG要求,可用現(xiàn)有的LPG氣罐集中統(tǒng)一盛裝,儲(chǔ)運(yùn)安全,組成穩(wěn)定,無(wú)殘液,可完全利用;與LPG灶基本通用,使用方便,不需預(yù)熱,隨用隨開。二甲醚可按一定比例摻入液化氣中和液化氣一起燃燒,可使液化氣燃燒更加完全,降低析碳量,并降低尾氣中的一氧化碳和碳?xì)浠衔锖?二甲醚還可摻入城市煤氣或天然氣管道系統(tǒng)中作為民用燃料混燒,不僅可解決城

23、市煤氣高峰時(shí)氣量不足的問(wèn)題,而且還可以改善煤氣質(zhì)量,提高熱值?？傊?二甲醚在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用等方面比LPG更安全。因此二甲醚代替LPG作為優(yōu)良的民用潔凈燃料,具有廣闊的前景。</p><p>　　二甲醚液化后還可以直接用作汽車燃料,是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的理想替代燃料。因?yàn)槎酌讶剂暇哂懈叩氖橹?50～55),比甲醇燃料具有更好的燃燒效果,而且沒(méi)有甲醇的低溫啟動(dòng)性和加速性能差的缺點(diǎn)。二甲醚燃料高效率和低污染,可實(shí)現(xiàn)無(wú)煙

24、燃燒,并可降低噪音和減少氮氧化物的排放。[3]</p><p>　　(2) 用作氯氟烴的替代品</p><p>　　二甲醚可替代氯氟烴作氣霧劑、致冷劑和發(fā)泡劑。</p><p>　　二甲醚作為氯氟烴的替代物在氣霧劑制品中顯示出其良好性能:如不污染環(huán)境,與各種樹脂和溶劑具有良好的相溶性,毒性很微弱,可用水或氟制劑作阻燃劑等。二甲醚還具有使噴霧產(chǎn)品不易受潮的特點(diǎn),加之生

25、產(chǎn)成本低、建設(shè)投資少、制造技術(shù)不太復(fù)雜,被人們認(rèn)為是一種新一代理想氣霧劑用推進(jìn)劑。而且二甲醚對(duì)金屬無(wú)腐蝕、易液化,特別是水溶性和醇溶性較好,作為氣霧劑具有雙重功能:推進(jìn)劑和溶劑,還可降低氣霧劑中乙醇及其它有機(jī)揮發(fā)物的含量,減少對(duì)環(huán)境的污染。目前在國(guó)外,二甲醚在民用氣溶膠制品中已是必不可少的氯氟烴替代物。國(guó)內(nèi)氣霧劑產(chǎn)品有一半用二甲醚作拋射劑。</p><p>　　(3) 用作化工原料</p><

26、p>　　二甲醚是一種重要的化工原料,可用來(lái)合成許多種化工產(chǎn)品或參與許多種化工產(chǎn)品的合成。二甲醚作烷基化劑,可以用來(lái)合成N,N-二甲基苯胺、硫酸二甲酯、烷基鹵以及二甲基硫醚等。作為偶聯(lián)劑,二甲醚可用于合成有機(jī)硅化合物、制作高純度氮化鋁二氧化鋁二氧化硅陶瓷涂料。二甲醚與水、一氧化碳在適當(dāng)條件下反應(yīng)可生成乙酸,羰基化后可制得乙酸甲酯,同系化后生成乙酸乙酯,另外還可用于醋酐的合成。二甲醚還可合成氫氰酸、甲醛等重要化學(xué)品。二甲醚與環(huán)氧乙烷反

27、應(yīng),在鹵素金屬化合物和H3BO3的催化作用下,在50℃～55℃時(shí)生成乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚的混合物,其主要產(chǎn)物乙二醇二甲醚是重要溶劑和有機(jī)合成的中間體。[4]</p><p><b>　　1.1.4技術(shù)來(lái)源</b></p><p>　　(一) 合成技術(shù)來(lái)源</p><p>　　DME的制備主要有甲醇脫水法和

28、合成氣一步法兩種。與傳統(tǒng)的甲醇合成二甲醚相比，一步法合成二甲醚工藝經(jīng)濟(jì)理加合理，在市場(chǎng)更具有競(jìng)爭(zhēng)力，正在走向工業(yè)化。其中漿態(tài)床一步法合成二甲醚克服了傳統(tǒng)固定床的缺點(diǎn)。以下為各種方法的簡(jiǎn)單介紹：</p><p><b>　　(1) 甲醇脫水法</b></p><p>　?、偌状家合嗝撍ǎ蛩岱üに嚕?lt;/p><p>　　反應(yīng)式：CH3OH+H2

29、SO4→CH3HSO4+H2O</p><p>　　CH3HSO4+CH3OH→CH3OHCH3+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。工藝特點(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)。存在的問(wèn)題：中間產(chǎn)品硫酸氫甲酯毒性較大；設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染嚴(yán)重且產(chǎn)品后處理比較困難。國(guó)外已基

30、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)。</p><p><b>　?、诩状?xì)庀嗝撍?lt;/b></p><p>　　反應(yīng)式：2CH3OH→CH3OCH3+H2O</p><p>　　甲醇蒸氣通過(guò)固體催化劑，氣相脫水生成DME。該工藝成熟簡(jiǎn)單,對(duì)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。

31、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。但該方法要經(jīng)過(guò)甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長(zhǎng)，因而設(shè)備投資大，產(chǎn)品成本較高，且受甲醇市場(chǎng)波動(dòng)的影響比較大。以此法生產(chǎn)的二甲醚做燃料，在現(xiàn)有的液化天然氣和柴油市場(chǎng)價(jià)格下，還不具有競(jìng)爭(zhēng)力。[5]</p><p>　　(2) 一步法直接合成DM

32、E</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C0轉(zhuǎn)化率較高。一步法具有原料易得、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)格影響等優(yōu)點(diǎn)，而且可以在聯(lián)產(chǎn)甲醇的化肥廠中實(shí)施，利用化肥廠的造氣、凈化、壓縮

33、、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。[6]</p><p><b>　?、俟潭ù卜?lt;/b></p><p>　　固定床法即為氣相法，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。氣相法的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的CO轉(zhuǎn)化率，但是由于二甲醚合成反應(yīng)是

34、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。[7]</p><p><b>　?、跐{態(tài)床法</b></p><p>　　漿態(tài)床法即液相法，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。

35、反應(yīng)過(guò)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.。漿態(tài)床工藝存在以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1)由于操作溫度較低，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；2)CO轉(zhuǎn)化率較高；3)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>

36、;<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></p><p><b>　　水煤氣轉(zhuǎn)換：</b></p><p>　　甲醇合成(CO2氫化作用)：</p><p><b

37、>　　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。[9]</p><p>　　由合成氣直接合成DME,與甲醇?xì)庀嗝撍ㄏ啾?具有流程

38、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

39、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。[10]</p><p>　　(二) 分離技術(shù)來(lái)源</p><p>　　目前，制取二甲醚的最新技術(shù)是從合成氣直接制取，相比較甲醇脫水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因?yàn)轶w系存在有未反應(yīng)完的合成氣以及二氧化碳，要得到純度較高的二甲醚，分離過(guò)程比較復(fù)雜。開發(fā)中的分離工藝主要采用吸收和精餾等化工單元操作過(guò)程得到純度較高

40、的二甲醚產(chǎn)品。一種分離工藝是一步反應(yīng)后產(chǎn)物分為氣液兩相。Kohl等提出氣相產(chǎn)物被吸收劑吸收后送入解吸裝置，部分二甲醚根據(jù)要求的純度，從第二精餾塔加入。oss Bodil等的工藝主要是液相產(chǎn)物進(jìn)入第一精餾塔，塔釜餾分進(jìn)入第二精餾塔，塔頂?shù)募状颊魵庖肭逑聪到y(tǒng)來(lái)洗滌氣相產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物與從第一精餾塔頂?shù)玫降酿s分混合，即為燃料級(jí)二甲醚。Sosna等的工藝是液相產(chǎn)物通過(guò)二步精餾，氣相產(chǎn)物與閃蒸氣一起被吸收劑洗滌除去其中的二甲醚，含有二甲醚的吸收

41、劑被送入第一個(gè)精餾塔。唐宏青等的分離流程與Kohl等相類似。Peng等提出的一步反應(yīng)后分離二甲醚的改進(jìn)工藝是在洗滌塔中用溶劑洗滌包括二甲醚、甲醇、二氧化碳以及未反應(yīng)的合成氣混合物，回收洗滌后的洗滌液，進(jìn)行多步處理。另外的分離工藝是一步反應(yīng)混合物直接用溶劑進(jìn)行洗滌吸收，洗滌液送去精餾以獲得二甲醚產(chǎn)品，董岱峰、鄭丹星、田原</p><p>　　1.2二甲醚分離裝置流程</p><p>　　圖1

42、-1 工藝流程簡(jiǎn)圖</p><p>　　反應(yīng)后的氣體6在溫度為200-300℃，壓力為1.5-1.6MPa，經(jīng)冷凝器1冷凝，冷凝溫度為40℃，大部分二甲醚蒸氣在此被冷凝，甲醇蒸氣也被冷凝。含有不凝氣體H2、CO、CO2和少量惰性氣體和CH4及未冷凝的二甲醚氣體的未凝氣體16經(jīng)減壓到0.6-4.8MPa，進(jìn)入吸收塔2下部，在2.0 MPa，在20-35℃下用軟水吸收，冷凝器1的底流產(chǎn)物粗二甲醚溶液7和吸收塔2的底

43、流產(chǎn)物醚水溶液8進(jìn)入閃蒸罐3，閃蒸罐的溫度為40-100℃。閃蒸后的氣體9送入吸收塔2底部；閃蒸罐3底流產(chǎn)物純醚溶液10，進(jìn)入二甲醚精餾塔4，塔頂產(chǎn)物為精二甲醚12；底流產(chǎn)物為粗甲醇溶液11。醚水溶液8進(jìn)入閃蒸罐3的壓力為0.1-0.9 MPa。閃蒸罐3底流產(chǎn)物純醚溶液10進(jìn)入二甲醚精餾塔4的溫度為80-150℃。二甲醚精餾塔4的壓力為0.15-2.2 MPa，塔頂溫度為20-90℃，塔釜溫度為100-200℃。二甲醚精餾塔4的底流產(chǎn)物

44、粗甲醇溶液11進(jìn)入甲醇回收塔5，其底流產(chǎn)物為軟水13，塔側(cè)線產(chǎn)物為精甲醇14。高級(jí)醇濃集于精餾塔頂部塔板上側(cè)線采出。甲醇回收塔的壓力為0.1-0.8MPa，塔釜溫度為80-150℃，塔頂</p><p>　　以下為分離過(guò)程中各產(chǎn)物質(zhì)量分率的數(shù)據(jù)</p><p>　　表1-2 分離過(guò)程中各物質(zhì)質(zhì)量分率數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　(續(xù)上表)</

45、b></p><p>　　2 精餾塔的工藝計(jì)算</p><p>　　2.1精餾塔的物料衡算</p><p><b>　　2.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　(一) 生產(chǎn)能力：3萬(wàn)噸/年，一年按330天計(jì)算，即7920小時(shí)。</p><p>　　(二) 產(chǎn)品二甲醚的純度：二甲醚≥9

46、9％。</p><p>　　(三) 計(jì)算基準(zhǔn)（kg/h）：P=3×107÷7920=3.788×103（kg/h）=82.22(kmol/h)</p><p>　　2.1.2物料衡算 </p><p><b>　　DME：0.999</b></p><p&

47、gt;　　D </p><p>　　醚水 CH3OH：0.001</p><p>　　F </p><p>　　DME:8.140×105</p><p>　　W H2O：0.9921 <

48、/p><p>　　CH3OH:0.007891 </p><p>　　圖2-1 物料衡算簡(jiǎn)圖</p><p>　　(一) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換為摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　MDME=46.07kg/kmol MH2O=18.02 kg/kmol MCH3OH=32.04 kg/kmol</p><p>

49、;　　根據(jù)ai/Mi÷∑ai/Mi</p><p>　　其中ai—質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Mi—摩爾質(zhì)量</p><p><b>　　進(jìn)料組分</b></p><p>　　表2-1 進(jìn)料各組分所占比例</p><p><b>　　塔頂組分</b></p><p>　　表2-2

50、 塔頂各組分所占比例</p><p><b>　　塔釜組分</b></p><p>　　表2-3 塔釜各組分所占比例</p><p><b>　　(二) 清晰分割</b></p><p>　　以DME為輕關(guān)鍵組分，CH3OH為重關(guān)鍵組分，H2O為非重關(guān)鍵組分。</p><p&g

51、t;<b>　　(三) 物料衡算</b></p><p>　　xW，DME= 3.195×10-5 xD，CH3OH=0.001400 </p><p>　　D=82.22/0.9986=82.34kmol/h</p><p>　　表2-4 清晰分割法計(jì)算過(guò)程</p><p>　　聯(lián)立 0.01

52、230F-3.159×10-5W+0.001400D+0=D</p><p><b>　　F=D+W</b></p><p>　　解得：F=6484 kmol/h =1.193×105 kg/h W=6402 kmol/h=1.159 ×105kg/h </p><p>　　D=82.34 kmol/h=

53、3793 kg/h</p><p><b>　　精餾工序物料衡算表</b></p><p>　　表2-5 精餾工序物料衡算表</p><p>　　2.2精餾塔工藝計(jì)算</p><p>　　2.2.1物料衡算(見2.1.2)</p><p>　　2.2.2操作條件的確定</p>&l

54、t;p>　　(一) 進(jìn)料溫度的計(jì)算(泡點(diǎn))—飽和液體進(jìn)料</p><p>　　(1) 已知體系總壓強(qiáng)P總=200kPa，即P總=1520mmHg</p><p>　　物料飽和液體進(jìn)料，故進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度為進(jìn)料溫度。</p><p><b>　　(2) 安托因公式</b></p><p>　　㏑Pis=A-B/(T+C

55、) (Pis:：mmHg，T：K)</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p>　　表2-6 安托因公式數(shù)據(jù)表</p><p>　　DME： ㏑Pis，DME=16.8467-2361.44/（T-17.10）</p><p>　　CH3OH：㏑Pis，CH3OH=18.5875-3626.55/（T-34.29）

56、</p><p>　　H2O： ㏑Pis，H2O=18.3036-3816.44/（T-46.13） </p><p>　　(3) 采用試差法計(jì)算</p><p>　　壓力不太高，按完全理想系計(jì)算，Ki=㏑Pis/P</p><p>　　給定P Y T</p&

57、gt;<p>　　設(shè)T Ki=㏑Pis/P ∑Kixi -1≤ε yi 結(jié)束</p><p>　　調(diào)整T N</p><p>　　圖2-2 試差法結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　試差過(guò)程見表2-7</b></p><p&

58、gt;　　表2-7 試差過(guò)程</p><p>　　結(jié)果:在392.70K,即119.55℃時(shí), ∑Kixi≈1,故進(jìn)料溫度為392.70K</p><p><b>　　塔頂露點(diǎn)溫度計(jì)算</b></p><p>　　操作壓力：P總=1520mmHg</p><p>　　給定P

59、 Y T</p><p>　　設(shè)T Ki=㏑Pis/P ∑(yi/Ki)-1≤ε xi 結(jié)束</p><p>　　調(diào)整T N</p><p>　　圖2-3 試差法結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　試差過(guò)程見表2-8</

60、b></p><p>　　表2-8 試差過(guò)程 </p><p>　　結(jié)果: 在332.25K,即59.10℃時(shí), ∑yi/Ki≈1,故塔頂溫度為332.25K</p><p><b>　　塔釜泡點(diǎn)溫度計(jì)算</b></p><p>　　操作壓力：P總=1520mmHg</p><p>　　給

61、定P Y T</p><p>　　設(shè)T Ki=㏑Pis/P ∑Kixi ≤ε yi 結(jié)束</p><p>　　調(diào)整T N</p><p>　　圖2-4 試差法結(jié)構(gòu)圖</p><p>&l

62、t;b>　　試差過(guò)程見表2-9</b></p><p>　　表2-9 試差過(guò)程</p><p>　　結(jié)果: 在393.50K,即120.35℃時(shí), ∑Kixi≈1,故塔頂溫度為393.50K</p><p>　　2.3精餾塔設(shè)備計(jì)算</p><p><b>　　2.3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p&

63、gt;<p>　　(一) 塔壓：1520mmHg</p><p>　　進(jìn)料溫度：TF=392.70K</p><p>　　塔溫 塔頂溫度：TD=332.25K</p><p>　　塔釜溫度：TW=393.50K</p><p>　　密度（參考《化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)》）</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)

64、數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p>　　表2-10 密度數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　經(jīng)插值計(jì)算得</b></p><p>　　表2-11 插值計(jì)算后密度數(shù)據(jù)表</p><p>　　已知各組分在液相、氣相所占的比例，如表2-12所示</p><p>　　表2-12 各組分所占比例</p&

65、gt;<p><b>　　塔頂密度的計(jì)算 </b></p><p><b>　　①液相平均密度：</b></p><p>　　=593.9( kg/m3)</p><p><b>　?、跉庀嗥骄芏龋?lt;/b></p><p>　　(2) 進(jìn)料板密度的計(jì)算</

66、p><p><b>　　①液相平均密度：</b></p><p>　　=905.7(kg/m3)</p><p><b>　?、跉庀嗥骄芏龋?lt;/b></p><p>　　=46.07×0.04116+32.04×0.007743+18.02×0.9514=19.28<

67、;/p><p>　　(3) 塔釜密度的計(jì)算</p><p><b>　?、僖合嗥骄芏龋?lt;/b></p><p><b>　　=(kg/m3)</b></p><p><b>　　②氣相平均密度：</b></p><p>　　=46.07×1.06

68、0×10-4+32.04×0.01415+18.02×0.9860=18.22</p><p>　　④精餾段和提餾段密度的計(jì)算</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　氣相平均密度：=1／2×(+)= 1／2×(1.182+3.337)=2.259(kg/m3)<

69、/p><p>　　液相平均密度：=1／2×( + ) =1／2×(905.7+593.9)=749.8(kg/m3)</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　氣相平均密度：′=1／2×(+)= 1／2×(1.182+1.115)=1.148(kg/m3)</p><

70、;p>　　液相平均密度：′=1／2×( + ) =1／2×(905.7+939.8)=722.8(kg/m3)</p><p><b>　　表面張力的計(jì)算</b></p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p>　　表2-13 表面張力數(shù)據(jù)表</p><p><b>

71、　　經(jīng)插值計(jì)算得</b></p><p>　　表2-14 插值計(jì)算后表面張力數(shù)據(jù)表</p><p>　　=0.9968×7.086+0.003479×17.44+0=7.124(dyn/cm)</p><p>　　=0.01230×0.4512+0.002470×10.68+0.9852×54.89=5

72、4.11(dyn/cm)</p><p>　　=3.195×10-5×0.4494+0.004413×10.59+0.9955×54.73=54.50(dyn/cm)</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段： </b></p>

73、<p>　　表2-15 工藝條件列表</p><p>　　2.3.2塔板數(shù)的確定</p><p>　　(一) 最小回流比Rmin的確定</p><p><b>　?、傧鄬?duì)揮發(fā)度</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

74、=1。</p><p><b>　　塔頂：</b></p><p><b>　　進(jìn)料：</b></p><p><b>　　塔釜：</b></p><p>　　全塔平均相對(duì)揮發(fā)度：</p><p>　?、谧钚』亓鞅萊min</p><

75、p>　　本設(shè)計(jì)為泡點(diǎn)進(jìn)料,即飽和液體進(jìn)料，q=1</p><p><b>　　恩特伍德公式：</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　解得=7.575</b></p><p><b>　　Rmin=</b><

76、/p><p><b>　　(二) 實(shí)際回流比</b></p><p>　　取實(shí)際回流比為最小回流比的1.15倍</p><p>　　則R=1.15 Rmin=1.15×2.427=2.791</p><p>　　(三) 最小理論板數(shù)的確定</p><p>　　故最小理論塔數(shù)Nmin=3.85

77、3(不包括再沸器)</p><p><b>　　全塔理論板數(shù)的確定</b></p><p>　　同《化工原理》下冊(cè)P37圖1-30吉利蘭圖查得</p><p>　　Nmin =3.853代入，求得N=10.7(不包括再沸器)</p><p>　　精餾段和提餾段理論板數(shù)的確定</p><p><

78、;b>　　平均相對(duì)揮發(fā)度：</b></p><p>　　精餾段的最小理論塔板數(shù)為=0.975</p><p>　　代入，求得N=4.48</p><p>　　故精餾段理論板數(shù)為4.48塊,提餾段為6.22塊</p><p>　　(六) 實(shí)際板數(shù)的確定</p><p><b>　?、侔逍?l

79、t;/b></p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p><b>　　以進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)</b></p><p>　　表2-16 黏度數(shù)據(jù)表</p><p>　　=∑=0.01230×0.0508+0.00247×0.197+0.9852×0.218=0.216(mP

80、a·s)</p><p>　　=0.49×(10.69×0.216)-0.245=0.399</p><p><b>　?、谒?nèi)實(shí)際板數(shù)</b></p><p>　　取實(shí)際板層數(shù)為27塊(不包括再沸器)</p><p>　　(七) 精餾段和提餾段實(shí)際板數(shù)的確定</p><

81、p>　　取實(shí)際精餾段塔板數(shù)為12塊，提餾段實(shí)際板數(shù)為15塊，進(jìn)料板的位置為由下往上數(shù)的第十六塊板</p><p>　　2.3.3精餾塔主要尺寸計(jì)算</p><p><b>　　(一) 流量計(jì)算</b></p><p>　　表2-17 相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　(1) 進(jìn)料：<

82、;/b></p><p>　　DME：FxDME=1.193×105×0.03090=3.686×103(kg/h)=1.024(kg/s)</p><p>　　CH3OH：Fx CH3OH =1.193×105×0.004300=513.0(kg/h)=0.1425(kg/s)</p><p>　　H2O：F

83、xH2O=1.193×105×0.9648=1.175×105(kg/h)=32.65(kg/s)</p><p><b>　　(2) 精餾段：</b></p><p><b>　　氣相流量：</b></p><p>　　V=L+D=229.8+82.34=312.1(kmol/h)=0.08

84、671(kmol/s)</p><p>　　=1.438×104(kg/h)=3.994(kg/s)</p><p><b>　　液相流量：</b></p><p>　　L=RD=2.791×82.34=229.8(kmol/h)=0.06383(kmol/s)</p><p>　　=1.059

85、15;104(kg/h)=2.941(kg/s)</p><p><b>　　(3) 提餾段：</b></p><p><b>　　氣相流量：</b></p><p>　　V＇=V=312.1(kmol/h)=0.08671(kmol/s)=1.438×104(kg/h)=3.994(kg/s)</p>

86、;<p><b>　　VS′=</b></p><p>　　Vh′=5.098×103(m3/h)</p><p><b>　　液相流量：</b></p><p>　　L＇=L+F=229.8+6468=6.714×103(kmol/h)=1.865(kmol/s)</p>

87、<p>　　=1.299×105(kg/h)=36.08(kg/s)</p><p><b>　　LS＇=</b></p><p>　　Lh＇=132.6(m3/h)</p><p><b>　　(二) 塔徑的計(jì)算</b></p><p><b>　　（1）計(jì)算公式&l

88、t;/b></p><p><b>　　D：塔徑（m）</b></p><p><b>　?。核?nèi)氣體流量</b></p><p>　　u：空塔內(nèi)氣速m/s</p><p><b>　　u=安全系數(shù)×</b></p><p>　?。簶O限空

89、塔氣速m/s</p><p>　　C：負(fù)荷系數(shù)（可由史密.斯關(guān)聯(lián)圖查出）</p><p>　?。悍謩e為塔內(nèi)氣液兩相密度</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　?。?）精餾段計(jì)算：</b></p><p>　　取板間距HT=0.35m，取板上液層高度

90、hL=0.07m</p><p>　　則HT-hL=0.35-0.07=0.28(m)</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，由《化工原理》下冊(cè)p158圖3—7史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：</p><p><b>　　C20=0.054</b></p><p>　　由于物系表面張力為30.62 dyn/cm，不接近C20 dyn/cm

91、，故需校正：</p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則u= ×安全系數(shù)=1.164×0.7=0.8150（m/s）</p><p><b>　　塔徑：</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為D=1.4m</p><p><b>　　則塔截面積：</b></p>

92、<p><b>　　空塔氣速：u=</b></p><p><b>　　（3）提餾段計(jì)算：</b></p><p>　　取板間距HT′=0.40m，取板上液層高度hL′=0.09m</p><p>　　則HT′- hL′=0.35-0.07=0.31(m)</p><p>　　根據(jù)以上

93、數(shù)據(jù)，由《化工原理》下冊(cè)p158圖3—7史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：</p><p>　　C20′=0.02599</p><p>　　由于物系表面張力為54.30 dyn/cm，不接近C20 dyn/cm，故需校正：</p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則u′= ′×安全系數(shù)=0.8993×0.7= 0.6295（m/s）</p>&l

94、t;p><b>　　塔徑：</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為D′=1.8m</p><p><b>　　則塔截面積：</b></p><p><b>　　空塔氣速：u′=</b></p><p>　　2.3.4塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p&g

95、t;<b>　　(一) 精餾段</b></p><p>　　板間距HT=0.35m,取板上液層高度hL=0.07m</p><p><b>　　塔徑D=1.4m </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&

96、gt;　　溢流裝置</b></p><p><b>　?、傺唛L(zhǎng)lW</b></p><p>　　取堰長(zhǎng)lW=0.65D,即lW=0.65×1.4=0.91(m)</p><p>　?、谘呱弦簩痈叨萮OW</p><p>　　hOW =，取E≈1</p><p><b&g

97、t;　　hOW =</b></p><p>　　hOW>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>　?、?降液管底隙高度 ho</p><

98、p>　　ho=hw-0.006=0.05608-0.006= 0.05008(m)</p><p>　?、?弓形降液管寬度Wd和面積Af</p><p>　　查《化工原理》下冊(cè)，圖3-12得</p><p>　　⑥ 液體在液管中停留時(shí)間θ</p><p><b>　　θ=</b></p><p&

99、gt;　　停留時(shí)間θ>5s，故降液管尺寸可用。</p><p>　　(2) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列</p><p>　　取閥孔動(dòng)能因數(shù)Fo=10</p><p><b>　　閥孔氣速uo== </b></p><p>　　每層塔板上的浮閥數(shù)N=</p><p>　　取破沫區(qū)寬度：WS=70

100、mm= 0.07m (60~75mm之間)</p><p>　　邊緣區(qū)寬度：WC=50mm=0.05m (30~50mm之間)</p><p>　　對(duì)于單溢流塔板，鼓泡區(qū)面積Aa=</p><p><b>　　式中： </b></p><p><b>　　R=</b>

101、</p><p><b>　　Aa=</b></p><p>　　浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，精餾段取同一橫排的孔心距t=0.075m，估算相鄰兩排孔中心線距離</p><p>　　該塔采用分塊式塔板，而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用87 m m，故采用=65 m m。</p><p>

102、;　　按t=0.075m，t′=0.65 m以等腰三角形叉排方式作圖(見以下圖2-5)，排得閥數(shù)為160個(gè)。</p><p>　　圖2-5 精餾段的閥孔布置圖</p><p>　　按N=160重新核算孔速及閥動(dòng)能因數(shù)：</p><p><b>　　uo=</b></p><p>　　閥孔因數(shù)變化不大，仍在8~11范圍內(nèi)

103、</p><p><b>　　塔板開孔率：</b></p><p><b>　　(二) 提餾段</b></p><p>　　板間距HT′=0.40m,取板上液層高度hL′=0.09m</p><p>　　塔徑D′=1.8m </p><p>　　根據(jù)塔徑和液體的流量，選用弓形

104、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>　?、傺唛L(zhǎng)lW′</b></p><p>　　取堰長(zhǎng)lW′=0.75D′,即lW′=0.75×1.8=1.35(m)</p><p>　?、谘呱弦簩痈叨萮OW′</

105、p><p>　　hOW ′=，取E≈1</p><p><b>　　hOW′ =</b></p><p>　　hOW′>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′

106、=hW′+hOW′，即</p><p>　?、?降液管底隙高度 ho′</p><p>　　ho′=hw′-0.006=0.02954-0.006= 0.02354(m)</p><p>　?、?弓形降液管寬度Wd和面積Af</p><p>　　查《化工原理》下冊(cè)，圖3-12得</p><p>　?、?液體在液管中停留

107、時(shí)間θ</p><p><b>　　θ′=</b></p><p>　　停留時(shí)間θ′>5s，故降液管尺寸可用。</p><p>　　(2) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列</p><p>　　取閥孔動(dòng)能因數(shù)Fo=9</p><p>　　閥孔氣速uo′== </p><p>

108、　　每層塔板上的浮閥數(shù)N′=</p><p>　　取破沫區(qū)寬度：WS′=75mm= 0.075m (60~75mm之間)</p><p>　　邊緣區(qū)寬度：WC′=50mm=0.05m (30~50mm之間)</p><p>　　對(duì)于單溢流塔板，鼓泡區(qū)面積Aa′=</p><p><b>　　式中： &

109、lt;/b></p><p><b>　　R=</b></p><p><b>　　Aa′=</b></p><p>　　浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，精餾段取同一橫排的孔心距t=0.075m，估算相鄰兩排孔中心線距離</p><p>　　該塔采用分塊式塔板，而各分塊的支承與銜接也要占去一部

110、分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用208 m m，故采用=110 m m。</p><p>　　按t=0.075m，t′=0.11m以等腰三角形叉排方式作圖(見以下圖2-6)，排得閥數(shù)為150個(gè)。</p><p>　　圖2-6 提餾段的閥孔布置圖</p><p>　　按N′=150重新核算孔速及閥動(dòng)能因數(shù)：</p><p><b>

111、　　uo′=</b></p><p>　　閥孔因數(shù)變化不大，仍在8-11范圍內(nèi)</p><p><b>　　塔板開孔率：</b></p><p>　　2.3.5 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p>　　為檢驗(yàn)初步設(shè)計(jì)的塔板能否在較高的效率下正常操作，當(dāng)工藝設(shè)計(jì)完畢后,必須進(jìn)行塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算，驗(yàn)算中若發(fā)現(xiàn)有不

112、合適的地方，應(yīng)對(duì)有關(guān)工藝尺寸進(jìn)行調(diào)整，直到符合要求為止。液體力學(xué)驗(yàn)算內(nèi)容有以下幾項(xiàng)：塔板壓降、液泛、霧沫夾帶、漏液及液面落差等。</p><p><b>　　塔板壓降</b></p><p>　　氣相通過(guò)浮閥塔板的壓強(qiáng)降：</p><p>　　(用塔內(nèi)液柱高度表示)</p><p>　　(1) 干板阻力：hc</p

113、><p>　　閥全開前（）： </p><p>　　閥全開后（）： </p><p>　　聯(lián)立以上兩式，解出臨界孔速,得：</p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段：</b></p>

114、;<p>　　因?yàn)閡o<uoc，按閥全開前公式計(jì)算干板阻力：</p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　(2) 板上充氣液層阻力：hl </p><p><b>　　可取充氣系數(shù)</b>

115、</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　(3) 液體表面張力所造成的阻力：</p><p>　　此阻力很小，忽略不計(jì)。</p><p>　　因此，氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋?lt;

116、/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　單板壓降：</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：<

117、;/b></p><p><b>　　(二) 淹塔</b></p><p>　　為防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度</p><p><b>　　，</b></p><p>　　(1) ：氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　(2) ：板

118、上液層高度</p><p>　　(3) ：液體通過(guò)降液管的壓頭損失</p><p>　　不設(shè)進(jìn)口堰，按計(jì)算：</p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　取 </b><

119、/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　可見，符合防止淹塔的要求。</p><p><b>　?。ǘ?霧沫夾帶</b></p><p><b>　　泛點(diǎn)率=</b>

120、</p><p><b>　　泛點(diǎn)率=</b></p><p><b>　　(1) 精餾段</b></p><p>　　板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度：ZL=D-2Wd=1.4-2×0.1764= 1.047(m)</p><p>　　板上液流面積：Ab=AT -2Af=1.539-2×0.1

121、078=1.324 (m2)</p><p>　　取物性系數(shù)K=1.0，由《化工原理》下冊(cè)p170圖3-15查CF：</p><p><b>　　查得：CF=0.1</b></p><p><b>　　泛點(diǎn)率</b></p><p><b>　　泛點(diǎn)率=</b></p&g

122、t;<p><b>　　提餾段</b></p><p>　　板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度：ZL′=D′-2Wd′=1.8-2×0.2826= 1.235(m)</p><p>　　板上液流面積：Ab′=AT ′-2Af′=2.545-2×0.3180=1.908 (m2)</p><p>　　取物性系數(shù)K=1.0，由《化工

123、原理》下冊(cè)p170圖3-15查CF：</p><p>　　查得：CF=0.0967</p><p><b>　　泛點(diǎn)率</b></p><p><b>　　泛點(diǎn)率=</b></p><p>　　對(duì)于直徑在0.9m以上的塔，為避免過(guò)量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過(guò)80％。以上計(jì)算出的泛點(diǎn)率均在80％以下

124、，故可知霧沫夾帶量能夠滿足的要求。</p><p>　　2.3.6 塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　(一) 霧沫夾帶上限線</p><p>　　按泛點(diǎn)率=80％來(lái)計(jì)算，則=80％</p><p><b>　　(1) 精餾段</b></p><p>　　整理得VS=4.183-47.58LS&l

125、t;/p><p>　　在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)LS值，算出相應(yīng)的VS值列于下表：</p><p>　　表2-18 操作范圍內(nèi)LS相應(yīng)的VS</p><p><b>　　(2) 提餾段</b></p><p>　　整理得VS′=1.927-25.91LS′</p><p>　　在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)LS

126、′值，算出相應(yīng)的VS′值列于下表：</p><p>　　表2-19 操作范圍內(nèi)LS′相應(yīng)的VS′</p><p><b>　　(二) 液泛線</b></p><p><b>　　(1) 精餾段</b></p><p>　　按上式整理得VS2=5.548-3281.8LS2-44.31LS2/3&l

127、t;/p><p>　　在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)LS值，算出相應(yīng)的VS值列于下表：</p><p>　　表2-20 操作范圍內(nèi)LS相應(yīng)的VS</p><p><b>　　(2) 提餾段</b></p><p>　　按上式整理得(VS′)2=16.45-3184.8(LS′)2-72.51(LS′)2/3</p>

128、<p>　　在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)LS′值，算出相應(yīng)的VS′值列于下表：</p><p>　　表2-21 操作范圍內(nèi)LS′相應(yīng)的VS′</p><p>　　(三) 液相負(fù)荷上限線</p><p>　　以5s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則，</p><p><b>　　(1) 精餾段</b></p&

129、gt;<p><b>　　(2) 提餾段</b></p><p>　　(四) 漏液線(氣相負(fù)荷下限線)</p><p>　　以Fo=5作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則：</p><p><b>　　(1) 精餾段：</b></p><p><b>　　(2) 提餾段：</

130、b></p><p>　　(五) 液相負(fù)荷下限線</p><p>　　對(duì)于平堰，一般取堰上液層高度how=0.006m作為液相負(fù)荷下限條件。</p><p>　　故 （E=1）</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　(1) 精餾段：</b