【《二甲醚生产工艺中主要塔设备计算及选型分析案例》2100字】

二甲醚生产工艺中主要塔设备计算及选型分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u28993二甲醚生产工艺中主要塔设备计算及选型分析案例 1293721.1汽化塔及其附属设备的计算选型 1200401.1.1物料衡算 1230681.1.2热量衡算 4245491.1.3汽化塔附属设备选型的计算 711991.1.4理论板数的计算与选择 776981.2合成塔及其附属设备的计算选型 8317661.2.1物料衡算 8243761.2.2合成塔的选取 828701.2.3热量衡算及附属设备的选型计算 8246381.3初馏塔的计算选型 927041.3.1物料衡算 9128141.3.2热量衡算 982271.3.3理论塔板数的计算 11246751.3.4精馏塔主要尺寸的设计计算 1160381.3.5塔径设计计算 139831.3.6填料层高度的计算 14236751.3.7附属设备的选型计算 14167741.1.1物料衡算 15122691.1.2热量衡算 1632781.1.3附属设备的选型计算 181.1汽化塔及其附属设备的计算选型1.1.1物料衡算原料甲醇流量的估算[4×109×99.9%已知F′=1099.97×103kg/h，XF′=90%，XD′=99%，XW′=0.5%，MCH2OH=32.04kg/kmol,MH2O=18.02kg/kmol,MCH3OCH3=46.07kg/kmol摩尔分率：带入数据解得：D=197.66kmol/h塔顶M=31.80kg/kmol塔釜M=18.0kg/kmol表4-1物料衡算结果表单位进料F塔顶D塔釜W物料kg/hkmol/h541.93×103283.811176.56×103197.660.76×10342.44组成质量分率摩尔分率90%83.50%99%98.24%0.5%0.2818%表4-2甲醇-水平衡时的t、x、y数据平均温度t液相甲醇x气相甲醇y10092.990.388.985.081.678.076.773.872.771.370.068.066.961.705.317.679.2613.1520.8328.1833.3346.2052.9259.3768.4985.6287.41100028.3440.0143.5351.5562.7367.7569.1877.5679.7181.8381.9289.6291.94100据表4-1、4-2可得塔釜温度tW：进料液温度tF：作一条切线，交轴线于一点，截距，，Rmin=3.54由表4-2的数据绘t-x图图4-1图4-1当t=92.9℃时：当t=66.9℃时：1.1.2热量衡算（1）加热介质和冷却剂的选择常用的加热剂是饱和蒸汽和烟气，常用制冷剂是水和空气。根据当地的实际环境条件来选择符合的试剂，所采取试剂可降低成本。此设计使用冷却水20摄氏度，出口温度35摄氏度。（2）冷凝器的热负荷其中——塔顶上升蒸汽的焓；——塔顶馏出液的焓。其中——甲醇的蒸发潜热；——水的蒸发潜热蒸发潜热与温度的关系：其中——对比温度表4-3沸点下蒸发潜热列表沸点/℃蒸发潜热/(kcal·kmol-1)Tc/K甲醇水61.6510084309729512.6647.3由沃森公式计算塔顶温度下的潜热：65.18℃时，对甲醇：蒸发潜热：对水，同理得蒸发潜热：冷却剂的消耗量：（3）全塔热量衡算表4-4不同温度的比热容[单位：kcal/(kg.℃)]甲醇水甲醇：水：则有对全塔进行热量衡算：热损失为0.1，η=0.9代入得加热蒸汽消耗量：1.1.3汽化塔附属设备选型的计算（1）甲醇回流冷凝器逆流：T65.18℃→65.01℃t35℃←20℃塔底再沸器1.1.4理论板数的计算与选择（1）理论板数的计算精馏段操作线方程为截距（2）填料的选择填料是核心部分，本设计选用的填料规格是25×0.8金属套环填料。1.2合成塔及其附属设备的计算选型1.2.1物料衡算气体进塔流量反应方程式，则DME的出塔流量为：未反应的甲醇出塔流量为出塔水的流量为1.2.2合成塔的选取尺寸为立式Φ1000×66801.2.3热量衡算及附属设备的选型计算合成反应热的计算，查阅得则反应放热为：进塔甲醇蒸汽的热量：其中——塔顶带出热量；——气体加热至240摄氏度所需要得热量；0.72是气体65.01℃的比热容，1.41是气体240℃的比热容；=11.8kJ/(kg·℃)，则合成塔的出口温度为：1.3初馏塔的计算选型表4-5二甲醚-甲醇平衡时的t、x、y数据平衡温度/℃32.904050607080液相DMEx/mol%气相DMEy/mol%100.0100.081.599.261.697.346.891.335.389.526.483.0平衡温度/℃90100110120127.76液相DMEx/mol%气相DMEy/mol%19.173.613.161.17.941.23.321.9001.3.1物料衡算已知：进料流量根据物料衡算方程解得此温度下，1.3.2热量衡算塔顶=32.95℃塔底=126.94℃泡点=33.82℃/(℃)=66.95/(·K)l/(·℃)=41.51/(K)因为出口组成一样，所以冷凝器消耗进料口的焓的/(·℃)=45.33/(K)所以（7）塔底残液焓（8）再沸器（全塔范围列衡算式）设再沸器损失能量，所以1.3.3理论塔板数的计算塔顶温度下，塔底温度下，则全塔平均相对挥发度：1.3.4精馏塔主要尺寸的设计计算塔顶参数由（2）进料参数，精馏段：提馏段：（3）塔底参数（4）体积流量塔顶：塔底：进料：精馏段：提馏段：（5）提馏段参数（6）精馏段参数1.3.5塔径设计计算（1）精馏段塔径计算由气速关联式已知：，，，，，代入式中求得，空塔气速于是得D=4圆整后：，空塔气速（2）提馏段塔径计算已知：，，=0.90，，，A=0.30带入计算得空塔气速于是得D=4V圆整后：，空塔气速选取整塔直径为1.3.6填料层高度的计算（1）精馏段：查得压降（2）提馏段：查得压降全塔高度1.3.7附属设备的选型计算（1）冷凝器取列管式冷凝器，逆流换热，取系数K=700/(m2·℃)℃（2）再沸器选择1.2MPa的饱和水蒸气加热，℃则换热面积为1.4回收塔的计算选型表4-6甲醇-水平衡时的t、x、y数据平衡温度t/℃28.530354045505560.07甲醇饱和蒸汽压/水的饱和蒸汽压203.960521.5691.247427.6385.81235.0917.376641.1679.858355.13412.3468.28916.131581.1920液相甲醇x/%气相甲醇y/%100.0100.090.9498.0765.0189.8445.5579.9229.5665.2817.9049.347.4225.34001.1.1物料衡算进料其中甲醇含量为甲醇的摩尔分率为，由物料方程可得进料产品塔顶产品塔釜产品则质量流量操作压力为0.02MPa。泡点进料℃，全塔高度1.1.2热量衡算（1）用内插法求得：塔顶=30.95℃塔底=126.94℃泡点=29.08℃tD下：tD下：（2）（3）回流焓QR（4）因为组成一样，所以（5）冷凝器消耗（6）进料口的焓的/(·℃)=45.33/(K)所以（7）塔底残液焓（8）再沸器（全塔范围列衡算式）设再沸器损失能量，所以1.1.3附属设备的选型计算回收塔主要工艺参数汇总表如下：表4-7回收塔主要设计参数汇总表项目塔顶塔釜进料精馏段提馏段液相摩尔流量（kmol/h）38.869215.592251.8083243.322396.88气相质量流量（kg/h）液相质量流量（kg/h）1126.3171226.3175131.8332229.786511.69摩尔分率0.9650.0028180.1509质量分率0.980.0050.2401平均相对分子质量31.5518.0620.14气相平均密度