化工畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)30萬噸二甲醚裝置分離精餾工段設(shè)計(jì)-資料下載頁

【導(dǎo)讀】材料，均在文后按順序列出其參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。二甲醚的制備主要有甲醇脫水法和合成氣一步法兩種。比，一步法合成二甲醚工藝經(jīng)濟(jì)更加合理，在市場更具有競爭力，正在走向工業(yè)化。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程得到純度較高。本設(shè)計(jì)主要針對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。精餾塔采用浮閥塔，塔頂冷凝裝置采用全凝器，用來準(zhǔn)確控制回流比；塔底采。用水蒸氣蒸汽加熱，以提供足夠的熱量。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)。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)。以保證精餾過程的順利進(jìn)行并使效率盡可能

　　

【正文】 110 m m。 按 t=， t′ = (見以下圖 26)，排得閥數(shù)為 150 個。 圖 26 提餾段的閥孔布置圖 按 N′ =150 重新核算孔速及閥動能因 數(shù)： uo′ = 7 .9 0 2 ( m / s )4 22???????? NdVoS .9 0 20 ???? vo uF ? 閥孔因數(shù)變化不大，仍在 811 范圍內(nèi) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 塔板開孔率： %%10 0 56 5 ?????ouu 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 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)有不合適的地方，應(yīng)對有關(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。 (一 ) 塔板壓降 氣相通過浮閥塔板的壓強(qiáng) 降： ?hhhh lcp ??? (用塔內(nèi)液柱高度表示 ) (1) 干板阻力： hc 閥全開前（ oco uu ? ）：Loc uh ? 175 .? 閥全開后（ oco uu ? ）：guh L oVc ??2? 聯(lián)立以上兩式，解出臨界孔速 ocu ,得： 精餾段： )/( 82 smu voc ??? ? 提餾段 ： 38(m / s ) 82 ???? vocu ? 因?yàn)?uouoc，按閥全開前公式計(jì)算干板阻力： 精餾段： (m )17 ????Loc uh ? 提餾段： (m )17 ??????? Loc uh ? (2) 板上充氣液層阻力： hl 可取充氣系數(shù) ?o? 精餾段： )0 .0 2 8 ( mhh Lo ???? ?? 提餾段： )(0 3 mhh Lo ????? ?? (3) 液體表面張力所造成的阻力： ?h 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 此阻力很小， 忽略不計(jì)。 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? 精餾段： )0 .0 6 4 8 9 ( 3 6 8 mhhh cp ????? ? 提餾段： ) 6696( mhhh cp ???????? ? 單板壓降： 精餾段： 4 7 7 .3 (P a ) ?????? ghp Lpp ? 提餾段： 60 6. 2(P a ) ????????? ghp pp ?? (二 ) 淹塔 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 )( WTd HHH ??? ， dLpd hhhH ??? (1) ph ：氣體通過塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨? (2) Lh ：板上液層高度 (3) dh ：液體通過降液管的壓頭損失 不設(shè)進(jìn)口堰，按 2)(oWSd hlLh ? 計(jì)算： 精餾段： m) 05 543 () 00 00 274 ()( 22 ????? oW Sd hl Lh 提餾段： 0 . 0 5 7 8 0 ( m ))0 . 0 2 3 5 0 3 6 8 (1 5 )(1 5 22 ?????????oWSdhlLh 取 ?? 精餾段： )0 . 2 0 3 0 (0 . 0 5 6 0 8 )()( mhH wT ?????? 0 . 1 3 5 4 (m )0 . 0 0 0 5 5 4 30 . 0 70 . 0 6 4 8 9 ??????? dLpd hhhH 提餾段： )0 .2 1 4 8 (0 .0 2 9 5 4 )()( mhH wT ???????? 47(m ) 696 ??????????? dLpd hhhH 可 見 )( wTd hHH ??? ， )( ?????? wTd hHH 符合防止淹塔的要求。 （二） 霧沫夾帶 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 泛點(diǎn)率 = % ???bFLSvLvSAkcZLV ?? ? 泛點(diǎn)率 = % ??TFvLvSAkcV ?? ? (1) 精餾段 板上液體流經(jīng)長度： ZL=D2Wd= = (m) 板上液流面積： Ab=AT 2Af= = (m2) 取物性系數(shù) K=，由《化工原理》下冊 p170 圖 315 查 CF： 查得： CF= 泛點(diǎn)率%5 5 . 0 2%100%100?????????????bFLSvLvSAkcZLV??? 泛點(diǎn)率 =%% % ????? ?????TFvLvSAkcV ?? ? (2) 提餾段 板上液體流經(jīng)長度： ZL′ =D′ 2Wd′ = = (m) 板上液流面積： Ab′ =AT ′ 2Af′ = = (m2) 取物性系數(shù) K=，由《化工原理》下冊 p170 圖 315 查 CF： 查得： CF= 泛點(diǎn)率%%100%100????????????????????bFLSvLvSAkcZLV??? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 泛點(diǎn)率 =%2 6 .0 4%1002 .5 4 50 0 9 6 %100????? ??????????TFvLvSAkcV??? 對于直徑在 以上的塔，為避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過 80％ 。以上計(jì)算出的泛點(diǎn)率均在 80％以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足 )(/)( 氣液 kgkgev ? 的要求。 塔板負(fù)荷性能圖 (一 ) 霧沫夾帶上限線 按泛點(diǎn)率 =80％ 來計(jì)算，則 % ???bFLSvLvSAkcZLV ?? ? =80％ (1) 精餾段 %08%1 0 03 2 0 4 5 4 9 2 5 ????????? SS LV 整理得 VS= 在操作范圍內(nèi)任取若干個 LS值，算出相應(yīng)的 VS值列于下表： 表 218 操作范圍內(nèi) LS相應(yīng)的 VS LS /m3/s VS/m3/s (2) 提餾段 %80% ????????????SS LV 整理得 VS′ =′ 在操作范圍內(nèi)任取若干個 LS′值，算出相應(yīng)的 VS′值列于下表： 表 219 操作范圍內(nèi) LS′ 相應(yīng)的 VS′ LS ′ /m3/s VS′ /m3/s 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 (二 ) 液泛線 ])3600(1000 )[1()()( 3222WSWooWSLoVwT l LEhhl LguhH ??????? ??? (1) 精餾段 按上式整理得 VS2=在操作范圍內(nèi)任取若干個 LS值，算出相應(yīng)的 VS值列于 下表 ： 表 220 操作范圍內(nèi) LS相應(yīng)的 VS LS /m3/s VS/m3/s (2) 提餾段 按上式整理得 (VS′ )2=(LS′ )(LS′ )2/3 在操作范圍內(nèi)任取若干個 LS′值，算出相應(yīng)的 VS′值列于下表 ： 表 221 操作范圍內(nèi) LS′ 相應(yīng)的 VS′ LS ′ /m3/s VS′ /m3/s (三 ) 液相負(fù)荷上限線 以 5s 作為液體在降液管中停留時間的下限，則， 5m ax TfS HAL ?）（ (1) 精餾段 )/(00 754 a x smHAL TfS ????）（ (2) 提餾段 )/(04 24 15 x smHAL TfS ???????）（ (四 ) 漏液線 (氣相負(fù)荷下限線 ) 以 Fo=5 作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則： (1) 精餾段： )/m( 322m i n hNdV VoS ?????? ???）（ 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 (2) 提餾段： )/m( 322m i n hNdV VoS ????????? ???）（ (五 ) 液相負(fù)荷下限線 對于平堰，一般取堰上液層高度 how=。 故 ])(36 00[10 32m in ?WSl LE （ E=1） 則 3600) ()( 23m in wS lL ??? (1) 精餾段： 00 07 ) ()( 23m in ????SL (2) 提餾段： 00 ) ()( 23m in ?????SL (六 ) 負(fù)荷性能圖 (1) 精餾段 精餾段負(fù)荷性能圖01230 Ls /m3/hVs/m3/h霧沫夾帶上限線液泛線液相負(fù)荷上限線漏液線液相負(fù)荷下限線操作線 圖 27 精餾段負(fù)荷性能圖 由塔板負(fù)荷性能圖 27 可以看出： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 ① 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 ② 塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶上限線控制 ,操作下限由漏液線控制。 ③ 按照固定的液氣比， 由圖 27 查出以下數(shù)據(jù)： 塔板的氣相負(fù)荷上限： ? ?maxSV = sm/3 塔板的氣相負(fù)荷下限： ? ?minSV = sm/3 操作彈性： inm a x ??）（ ）（ SSVV (2) 提餾段 提餾段負(fù)荷性能圖012340 Ls/m3/hVs/m3/h霧沫夾帶上限線液泛線液相負(fù)荷上限線漏液線液相負(fù)荷上限線操作線 圖 28 提餾段負(fù)荷性能圖 由塔板負(fù)荷性能圖 28 可以看出： ① 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P，處在適宜操 作區(qū)內(nèi)的適中位置。 ② 塔板的氣相負(fù)荷上限完全由液相負(fù)荷上限線控制 ,操作下限由漏液線控制。 ③ 按照固定的液氣比，由圖 28 查出以下數(shù)據(jù)： 塔板的氣相負(fù)荷上限： ? ?maxSV = sm/3 塔板的氣相負(fù)荷下限： ? ?minSV = sm/3 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 操作彈性： inm a x ??）（ ）（ SSVV 塔高的計(jì)算 H=HD+(N2S) HT+SHT′ +HF+HB HD—— 塔頂空間，取 HT—— 塔板間距，精餾段 ，取提餾段取 HT′ —— 開有人孔的塔板間距，取 HF—— 進(jìn)料段高度，取 HB—— 塔底空間，假設(shè)塔釜有 3 分鐘的貯量，則 )(4252mDLtHLB ???????????? N—— 實(shí)際塔板數(shù)，前面算出實(shí)際板數(shù)為 27 塊 S—— 人孔數(shù)目，每隔 9 塊塔板設(shè)置一個人孔，取人孔兩個 H=+14 +9 +2 ++=(m) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 表 222 浮閥塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 數(shù)值及說明 備注 精餾段 提餾段 塔徑 D,m 塔高 m 板間距 HT, m 塔板型式 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 塔板數(shù)（層） 12 15 空塔氣速 u， m/s 堰長 lW,m 堰高 hw,m 降液管底隙高度 ho,m 浮閥數(shù) N，個 160 150 等腰三角形叉排 閥孔氣速 uo,m/s 閥孔動能因數(shù) F0 10 臨界閥孔氣速 uoc,m/s 孔心距 t,m 指同一橫排孔心距 排間距 t’ ,m 指相鄰二橫排的中心線距離 單板壓強(qiáng) P? ， Pa 液體在降液在管內(nèi)停留時間 ? ， S 降液管內(nèi)清液層高度Hd,m 泛點(diǎn)率 % 氣相負(fù)荷上限（ VS） max, sm/3 精餾段：霧沫夾帶控制 提餾段：液相負(fù)荷上限線控制 氣相負(fù)荷下限（ VS） min, sm/3 泄露控制 操作彈性 2． 35 1． 93 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 3 熱量衡算 數(shù)據(jù) 設(shè)基準(zhǔn)溫度為 0