年產(chǎn)10萬噸二甲醚的初步工藝設計畢業(yè)論文-資料下載頁

　　

【正文】 )/=可以看出不能用沃森公式推算，結合化工工藝手冊乙醚在140℃下的蒸發(fā)潛熱，可估算二甲醚在此溫度下的蒸發(fā)潛熱為=135℃時，對水： =/=(+135)/=，=/=(+100)/=則， 對甲醇，同理得 = ，=則，于是混合液的汽化潛熱可由下式計算，取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則交換熱量為換熱系數(shù)取K=700 W/(m2℃)，則換熱面積為 查文獻得冷凝器的型號[2]為：Φ4504500，換熱面積F=（5）第二冷凝器的計算選型熱流體進口溫度100℃，出口溫度25℃；冷凝水的進口溫度20℃，出口溫度為35℃。逆流： T 100℃→25℃ t 35℃← 20℃℃℃下的潛熱= kJ/mol. ， = kJ/mol. ， = kJ/mol.假設第一冷凝器的冷凝效率為80%，于是混合液的汽化潛熱可由下式計算取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則交換熱量為換熱系數(shù)取K=800 W/(m2℃)，則換熱面積為 ]查文獻得冷凝器的型號[2]為Φ4504500，換熱面積F=： 初餾塔及其附屬設備的計算選型本塔設計為二甲醚、甲醇、水三組分的精餾計算，現(xiàn)做簡化設計，按二甲醚——甲醇兩組分精餾計算，因為水的沸點高于甲醇的沸點，可近似處理將水的流量并到甲醇中按二組分精餾計算設計初餾塔。進料質(zhì)量流量 =++=摩爾流量 =，，摩爾分率 %，%，%質(zhì)量分率 %，%，%,二甲醚甲醇的汽液平衡數(shù)據(jù)可依據(jù)Antoine方程（）計算，所得二甲醚甲醇的txy數(shù)據(jù)如下表，其中二甲醚、甲醇的Antoine方程常數(shù)查自化學工程師手冊[4]P5P55。表22 二甲醚甲醇平衡時的t、x、y數(shù)據(jù)平衡溫度/℃4050607080液相DME x/mol %氣相DME y/mol %平衡溫度/℃90100110120液相DME x/mol %氣相DME y/mol %00 物料衡算已知：進料，二甲醚的摩爾流量為 ，甲醇的摩爾流量為 二甲醚的摩爾分率為，甲醇的摩爾分率為，根據(jù)物料衡算方程解得 采用泡點進料q=1，由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求得進料溫度為 ℃此溫度下， ； 表23 物料衡算結果表物料流量（kmol/h）組成物料物流（kmol/h）進料塔頂產(chǎn)品D塔底殘液W精餾段上升蒸汽量提餾段上升蒸汽量精餾段下降液體量提餾段下降液體量 熱量衡算（1）由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法可求塔頂溫度、塔底溫度、泡點溫度=℃ ， =℃注：下標1為DME,下標2為甲醇。二甲醚的比熱容采用摩爾定壓方程計算得出（數(shù)據(jù)來自于化學工程師手冊[4]P59），甲醇的比熱容查自于化工工藝手冊上冊[3]2702溫度下： kcal/(kmol℃)=(kmolK)，(kmol℃)= kJ/(kmolK)溫度下： kcal/(kmol℃)= kJ/(kmolK)， kcal/(kmol℃)= kJ/(kmolK)溫度下： ， 注：查于化工工藝設計手冊[3]2819塔頂 （2）塔頂以0℃為基準，0℃時塔頂上升氣體的焓值為 （3）回流液的焓 kcal/(kmol℃)=(kmolK) kcal/(kmol℃)=(kmolK) （4）餾出液的焓 。因為餾出口與回流口組成一樣，所以（5）冷凝器消耗 （6）進料口的焓 。溫度下：， kcal/(kmol℃)= kJ/(kmolK) 所以 （7）塔底殘液焓 。（8）再沸器（全塔范圍列衡算式）設再沸器損失能量 所以，表24 熱量衡算結果表進料冷凝器塔頂餾出液塔底釜殘液再沸器平均比熱[kJ/(kmolK)]熱量Q（kJ/h） 理論塔板數(shù)的計算塔頂溫度下， 塔底溫度下， 則全塔平均相對揮發(fā)度： 查天大化工原理下冊[10]P37吉利蘭圖得，解得N=（含釜）進料液的相對揮發(fā)度為塔頂與進料的相對揮發(fā)度： 同上可得，N=取整數(shù)，精餾段理論板數(shù)為14塊，加料板位置為從塔頂數(shù)第15塊理論板，整塔理論板數(shù)為25塊 初餾塔主要尺寸的設計計算表25 二甲醚和甲醇在不同溫度下的密度(查自于化學工程師手冊[4]和化工工藝設計手冊[3])溫度/℃二甲醚密度/(g/ml)甲醇密度/(g/ml)（1）塔頂條件下的流量和物性參數(shù)，由 （2）塔底條件下的流量和物性參數(shù) ， ， （3）進料條件下的流量和物性參數(shù) ， 精餾段：提餾段：（4）精餾段的流量和物性參數(shù)（5）提餾段的流量和物性參數(shù) （6）體積流量塔頂： 塔底：進料：精餾段： 提留段： 選用500（BX）型波紋填料。（1）精餾段塔徑計算由氣速關聯(lián)式 式中——泛點空塔氣速，m/s；g——重力加速度，；——干填料因子，；、——氣相、液相密度，；——液相粘度，Cp；L、V——液相、氣相流量，kg/h；A——常數(shù)，；——填料空隙率；。表26 查文獻[4]計算得二甲醚、甲醇的特殊點的粘度/cP溫度/℃===二甲醚甲醇已知： =，=，=，=500,L=，V= kg/h，A=。代入式中求得，= 于是得圓整后：D=，空塔氣速u= m/s（2）提餾段塔徑計算已知： =，=，=，=500,L=，V= kg/h，A=。帶入計算得 = 于是得圓整后：D=，空塔氣速u= m/s選取整塔直徑為D=。 填料層高度的計算（1）精餾段：查得壓降（2）提餾段：查得壓降全塔高度 附屬設備的選型計算（1）冷凝器選用列管式冷凝器，逆流方式操作，冷卻水進口溫度為25℃，出口溫度為35℃。取K=700W/(m2℃)逆流： T ℃→℃ t 35℃ ← 25℃ ℃ 查文獻[2]選型：Φ5003000，換熱面積F=（2）再沸器℃的飽和水蒸氣加熱，=℃為再沸器液體入口溫度，用潛熱加熱可節(jié)省蒸汽量，從而減少熱量損失。取K=1000 W/(m2℃)℃則換熱面積為 查文獻[2]選型：Φ4503000，換熱面積F=初餾塔主要工藝參數(shù)匯總表表27 初餾塔主要設計參數(shù)匯總表塔頂塔釜進料精餾段提餾段液相摩爾流量（kmol/h）氣相質(zhì)量流量（kg/h）液相質(zhì)量流量（kg/h）摩爾分率質(zhì)量分率平均相對分子質(zhì)量氣相平均密度（kg/m3）液相平均密度（kg/m3）溫度/℃ 精餾塔及其附屬設備的計算選型，二甲醚甲醇的汽液平衡數(shù)據(jù)可依據(jù)Antoine方程（）計算，所得二甲醚甲醇的txy數(shù)據(jù)如下表，其中二甲醚、甲醇的Antoine方程常數(shù)查自化學工程師手冊[4]P5P55。表28 二甲醚甲醇平衡時的t、x、y數(shù)據(jù)平衡溫度/℃4050607080液相DME x/mol %氣相DME y/mol %平衡溫度/℃90100110120液相DME x/mol %氣相DME y/mol %00 物料衡算已知：進料，，根據(jù)物料衡算方程解得 采用泡點進料q=1，由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求得進料溫度為 ℃此溫度下， 表29 物料衡算結果表物料流量（kmol/h）組成物料物流（kmol/h）進料塔頂產(chǎn)品D塔底殘液W精餾段上升蒸汽量提餾段上升蒸汽量精餾段下降液體量提餾段下降液體量 熱量衡算（1）由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法可求塔頂溫度、塔底溫度、泡點溫度=℃ =℃ =℃注：下標1為DME,下標2為甲醇。二甲醚的比熱容采用摩爾定壓方程計算得出（數(shù)據(jù)來自于化學工程師手冊P59），甲醇的比熱容查自于化工工藝手冊上冊2702溫度下： kcal/(kmol℃)=(kmolK)，(kmol℃)= kJ/(kmolK)溫度下： kcal/(kmol℃)= kJ/(kmolK)， kcal/(kmol℃)= kJ/(kmolK)溫度下： 注：數(shù)據(jù)來源于化工工藝設計手冊[3]2819塔頂 （2）塔頂以0℃為基準，0℃時塔頂上升氣體的焓值為 （3）回流液的焓 kcal/(kmol℃)=(kmolK) kcal/(kmol℃)=(kmolK) （4）餾出液的焓 因為餾出口與回流口組成一樣，所以（5）冷凝器消耗 （6）進料口的焓 溫度下：， kcal/(kmol℃)= kJ/(kmolK) 所以 （7）塔底殘液焓 （8）再沸器（全塔范圍列衡算式）設再沸器損失能量 所以，表30 熱量衡算結果表進料冷凝器塔頂餾出液塔底釜殘液再沸器平均比熱[kj/(kmolK)]熱量Q（kj/h） 理論塔板數(shù)的計算塔頂溫度下， 塔底溫度下， 則全塔平均相對揮發(fā)度： 查天大化工原理下冊[10]P37吉利蘭圖得，解得N=（含釜）進料液的相對揮發(fā)度為塔頂與進料的相對揮發(fā)度： 同上可得，N=取整數(shù)，精餾段理論板數(shù)為31塊，加料板位置為從塔頂數(shù)第32塊理論板，整塔理論板數(shù)為41塊 初餾塔主要尺寸的設計計算表31 二甲醚和甲醇在不同溫度下的密度(查自于化學工程師手冊[4]和化工工藝設計手冊[3])溫度/℃二甲醚密度/(g/ml)甲醇密度/(g/ml)（1）塔頂條件下的流量和物性參數(shù)，由 （2）塔底條件下的流量和物性參數(shù) ， ， （3）進料條件下的流量和物性參數(shù) ， 精餾段：提餾段：（4）精餾段的流量和物性參數(shù) （5）提餾段的流量和物性參數(shù) （6）體積流量塔頂： 塔底：進料：精餾段： 提留段： 選用500（BX）型波紋填料。（1）精餾段塔徑計算由氣速關聯(lián)式 式中——泛點空塔氣速，m/s；g——重力加速度，；——干填料因子，；、——氣相、液相密度，；——液相粘度，Cp；L、V——液相、氣相流量，kg/h；A——常數(shù)，；——填料空隙率；。表32 查文獻[4]計算得二甲醚、甲醇的特殊點的粘度/cP溫度/℃===二甲醚甲醇已知： =，=，=，=500,L=，V=，A=。代入式中求得，= 于是得圓整后：D=，空塔氣速u= m/s（2）提餾段塔徑計算已知： =，=，=，=500,L=，V= kg/h，A=。帶入計算得 = 于是得圓整后：D=，空塔氣速u= m/s選取整塔直徑為D=。 填料層高度的計算（1）精餾段：查得壓降（2）提餾段：查得壓降全塔高度 附屬設備的選型計算（1）冷凝器選用列管式冷凝器，逆流方式操作，冷卻水進口溫度為25℃，出口溫度為30℃。取K=700W/(m2℃)逆流： T ℃→℃ t 30℃ ← 25℃ ℃ 查文獻[2]選型：Φ5003000，換熱面積F=（2）再沸器℃的飽和水蒸氣加熱，=℃為再沸器液體入口溫度，用潛熱加熱可節(jié)省蒸汽量，從而減少熱量損失。取K=1000 W/(m2℃)℃則換