修50萬噸年甲醇精餾系統畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 汽化熱為 ）=107 kJ/h?CQ℃下，水的比熱容為?Dt ??CkgJpc???/ kg/h????12tWpcCC ??在 =℃下，甲醇的汽化熱為 ，水的汽化熱為t kJ/kg選用 （700kpa，180℃）低壓蒸汽為加熱介質再沸器的熱負荷為 ??LWVBIQ??39。因釜殘液幾乎為水，故其焓可按純水進行計算，即=?39。BLWVrI則 =107 kJ/h?BQ加熱蒸汽消耗量為 ??12tcQpC??由附錄查得 P 為 700kpa 時水的汽化熱為 kJ/kg。則中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 10 頁??? 理論塔板數計算 [7]由于本次設計時的相對揮發度是變化的，所以不能用簡捷法求得，應用圖解法。精餾段操作線方程為 1??RxyD截距 ?連接（ ， ） ， （0， ）與 q 線交于 d 點，連接（ ， ）與 d 點，xD Wx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，但由于 極小，利用作圖法畫出理論板數，如圖所示，梯級數為 12 塊。Wx中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 11 頁圖 23 加壓塔求理論塔板數的圖解法塔頂溫度下： = = ?AP?BP ??BD?塔底溫度下： = =?A?B??BAWP全塔平均揮發度： ?WDm?因為塔底設有再沸器，所以精餾塔理論板數要比梯級數少 1，所以精餾塔理論板數為 11 塊，精餾段為 10 塊，提餾段為 1 塊。 精餾塔主要尺寸的設計計算表 25 水在不同溫度下的密度溫度 /℃ 60 70 80 90 100 110密度/(g/ cm 3) 表 26 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 27 水在不同溫度下的黏度溫度/℃ 80 90 100 110 120 130黏度/ smPa? 表 28 甲醇在不同溫度下的黏度溫度/℃ 10 15 20 黏度/ s? 用內插法可以計算出水和甲醇在塔頂、塔底和進料溫度下的密度和黏度舉例：中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 12 頁 g/ cm3?????水水 ??. ??. smPa?表 29 水和甲醇在不同溫度下的密度溫度/℃ ?Dt ?Wt ?Ft水密度/(g/ cm 3) 甲醇密度/(g/ cm 3) 表 210 水和甲醇在不同溫度下的黏度溫度/℃ ?Dt ?Wt ?Ft水黏度/( )smPa? 甲醇黏度/( ) +（）=????????DDxMx121==?L1 =， =?Dx?1a2 ?21?L ??.所以 g/ cm3= kg/ m3? kg/ m3??????+（）????DDLx21?= sPa?塔頂出料口質量流量：D== kg/h中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 13 頁表 211 塔頂部數據結果表符號 kmolgM/3/gV?3/mkLsPaL?????hkmolgD//摩 爾質 量 流 量數值 +()=????????WWxMx121 kg/ m3???由于 = =， =?1a ??21?L ?.所以 g/ cm3=+（）??????WLxx21?= sPa?=?39。39。3VM=?39。L塔底質量流量：W==表 212 塔底部數據結果表符號 kmolg/3/gV?3/mkLsPaL?????hkmolgW//摩 爾質 量 流 量中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 14 頁數值 +()= kg/kmol????????FFxMx121 kg/ m3???由于 = =， =?1a cm3/g??21?L ?.所以 g/ cm3= kg/ m3=?239。V精餾段： =?LM提餾段： =39。39。2+()=??????FFLx11? smPa?進料質量流量：F= 42823kg/h表 213 進料數據結果表符號 kmolgM/3/gV?3/mkLsPaL?????hkolgF//摩 爾質 量 流 量數值 kg/ m3?????中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 15 頁 ????? kg/h217892???3..LFDL?smPa??? kg/ m3?? kg/h??39。339。2V kg/h??39。339。2L???smPa? 塔頂： ???36097..1VS?塔底： 39。VS進料： ???6091..572VS?精餾段： ?提餾段： ??973239。中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 16 頁表 214 精餾段、提餾段數據結果表精餾段 提餾段氣相密度 ??3/??mkgV? 液相密度 L 氣相摩爾流量 1/??hkol 氣相質量流量 ?? 液相黏度/ smPa? 液相摩爾流量 1/?hkol 液相質量流量 ??? 填料的選擇 填料是填料塔的核心構件，它提供了氣液兩相接觸傳質與傳熱的表面，與塔內件一起決定了填料塔的性質。目前，填料的開發與應用仍是沿著散裝填料與規整填料兩個方面進行。本設計選用規整填料，規整填料是一種在塔內按均勻幾何圖形排布、整齊堆砌的填料，規定了氣液流路，改善了溝流和壁流現象，壓降可以很小，同時還可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中可以達到更高的傳質、傳熱效果。與散裝填料相比，規整填料結構均勻、規則、有對稱性，當與散裝填料有相同的比表面積時，填料空隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。所選的規整的參數為型號 峰高 mm 比表面積 m2/m3 理論板數 1/m 空隙率 % 壓力降MPa/mCB500Y 12 250 97 104中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 17 頁 塔徑設計的計算由氣速關聯式 ?????????????????????? LGLGf Aau????式中 干填料因子；2?a 液體粘度， ；L?smPa? 金屬絲網規整填料為 ；A 液體、氣體質量流速；G、 氣體、液體密度；L?、 重力加速度。g精餾段： =， =?m3， =， =250 ， = ， = ?a32/mL?sPa?kg/h， = kg/h， =代入式中求解得 ?fu空塔氣速 = m/體積流量 ????圓整后： 3000mm，空塔氣速 ?提餾段： =， = kg/ m3， =， =250 ，G?L??a32/m= ， = kg/h， = kg/h， =?sPa? GA代入上面的公式中，解得 ?39。fu中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 18 頁空塔氣速 =?體積流量 39。SV???39。uVDS?圓整后： 3400mm，空塔氣速 m/s? 填料層高度的計算 所選的規整的參數為型號 峰高 mm 比表面積 m2/m3 理論板數 1/m 空隙率 % 壓力降MPa/mCB259Y 12 250 97 104根據所選的填料的參數，選取 1m 填料高度等于 塊理論塔板，壓力降為 104MPa/m,即 =1/=, 10HETP??Zp/4MPa/m=300Pa/m。則精餾段填料層高度為 ETPNZ??=10=4mHT精精餾段總壓降 1044????精精 p/=103MPa =1200Pa根據所選的填料的參數，已知 1m 填料高度等于 塊理論塔板，壓力降為 104MPa/m,即 =1/=, 10HETP??Zp/4MPa/m=300Pa/m。則提餾段填料層高度為 中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 19 頁HETPNZ??=1=提餾段總壓降 104????提提 p/=104MPa =120Pa 全塔高度的確定 [5]4+=??提精 Z=1200+120=1320Pa提精 p??3 全塔填料層高度和壓降計算匯總表參數 精餾段 提餾段 全塔壓降 （ Pa/m）Zp/?300 300 總壓降/ Pa 1200 120 1320填料層高度 /m 4 填料支承裝置的作用是支承塔內的填料。常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型等。對于規整填料，通常選用柵板型支承裝置。液體在填料塔內均勻分布，可以增大填料的潤濕表面積，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量。近年來的實踐表明，大直徑填料塔的放大的問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數目與小塔相同，大型填料塔的傳質效率將不會低于小型塔。本設計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、防夾帶等問題，壓降小、負荷彈性大。槽式液體分布器是由分流槽（又稱主槽或一級槽） 、分布槽（又稱副槽中國礦業大學 2022 屆本科生畢業設計 第 20 頁或耳機槽）構成的。一級槽通過槽底開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）上設有孔道（或導管） ，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荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合，應用范圍非常廣泛。槽盤式分布器是近年來開發的新型液體分布器，它兼有集液、分液及分氣三種作用，結構緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達10：1，適用于各種液體噴淋量。(1)塔頂空間塔頂空間是塔頂第一塊塔板到塔頂切線距離。對于填料塔而言，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 ～，以利于氣體中的液滴自由沉降。本設計取塔頂空間為 。(2)塔內液體分布器高度本設計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、防夾帶等問題，壓降小、負荷彈性大。因為全塔填料分為四層，精餾段為三層，提餾段為一層，則需三組液體分布器，確定第一層液體分