内容发布更新时间 : 2024/4/27 8:50:40星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

则塔径 D?4Vs4?7.14?u???2.022?2.12m

圆整后：D=2.2m 空塔气速 u=1.88m/s

提馏段：?3V?0.84kg/m,?L?854.83kg/m3,L?91940.39kg/h,G?89508kg/h 代入数值得 u?f=4m/s 空塔气速u=0.6u?f=2.4 m/s

t?tF?tW68.25?99.622?2?83.94℃ ?3689.53?8.314?(83.94?273.15)?103 Vs1.01325?105?3600?30.03m3/s 于是 Vs?=

14Vs=7.5m3/s D?4Vs?4??u?7.5??2.4?1.996m 圆整后：D=2m, 空塔气速 u=2.38m/s 选取整塔塔径为 D=2.9m。

选取汽化塔的型号为：Ф2700/700×1500,VN=4.8m2 拉西环填料 （4）填料层高度的计算

精馏段：uV?1.36m/s,?V?1.118kg/m3

0.50.5 ?L????112626.56??V????0.03172

VL?137599.21???1.118??744.74?? u2????V?0.21.262?290?979.64/744.741.118g?????L???0.3310.2?0.07428 L?9.81744.74查化工原理（天大修订版下册[10]）P191得 ?P/Z?75?9.81Pa/m 依经验数据取等板高度HETP=0.5m，则Z精=NT〃HETP=26×0.5=13m 精馏段总压降 ?P精?(?p/Z)?Z精?75?9.81?13?9564.8Pa 0.50.5提馏段： ?L????V?????102292.08V105006.49???0.84?L??854.83???0.03218

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u2????V?0.21.422?290?969.38/854.830.84??0.3060.2?0.0524 ???L?g??L?9.81854.83查得 ?P/Z?36?9.81Pa/m Z提=NT〃HETP=4×0.5=2m 提馏段总压降 ?P 提?(?p/Z)?Z提?36?9.81?2?706.3Pa全塔填料层总压降 ?P??P 精??P提?8829?706.3?10271.1Pa填料总高度 Z?Z精?Z提?13?2?15m

表19 填料层高度和压强降计算汇总表

参数

压降?P精馏段 75×9.81 9564.8 13

提馏段 36×9.81 706.3 2

全塔 111×9.81 10271.1 15

/Z(Pa/m)

总压降/Pa 填料层高度/m

4.1.4 汽化塔附属设备的选型计算 （1）甲醇回流冷凝器

选用管壳式冷凝器，被冷凝气体走管间，以便于及时排出冷凝液，采用逆流换热。 取冷凝器传热系数K=700W/（m2℃） 逆流： T 65.18℃→65.01℃ t 35℃ ← 20℃ △tm = ?tm??t2??t1ln(?t2/?t1)?(65.18?35)?(65.01?20)?37.10℃

65.18?35ln65.01?20A?QC31181945.97?1.1622/4??348.9m2

K??tm700?37.10选取冷凝器型号[2]为：选取冷凝器型号为：Φ1000×6000，冷凝面积F=350.6m2 （2）塔底再沸器

选用U型管加热器，经处理后，放在塔釜内，蒸汽选择1.2MPa（187.8℃）饱和水蒸气，传热系数K=2000W/(m2〃℃)

?=3.47×107 kcal/h △t=187.8-100=87.8℃ QS 30

?QS3.47?107?1.1622/4A???57.42m2

K??t2000?87.8选用两个塔底再沸器，则每个再沸器的换热面积为：A?=A/2=28.71m 选取再沸器的型号[2]为：Ф500×6000，换热面积为F=57.4m

表20 汽化塔主要设计参数汇总表

气相摩尔流量（kmol/h） 液相摩尔流量（kmol/h） 气相质量流量（kg/h） 液相质量流量（kg/h）

摩尔分率 质量分率 气相平均相对分子质量 液相平均相对分子质量 气相平均密度（kg/m3） 液相平均密度（kg/m3）

温度/℃ 平均粘度（mPa〃s）

塔顶 785.55 24.972×103

0.9824 0.99 31.79 31.79 1.146 737.83 65.01 0.335

塔釜 139.147

2.5041×103 0.002818 0.005 18.06 18.06 0.589 958 99.62 0.285

进料 924.697

27.491×103 0.835 0.9 30.50 29.73 1.09 751.65 68.25 0.327

精馏段 3789.53 2783.013 114928.93 85605.48

31.15 30.26 1.118 744.74 0.331

提馏段 3689.53 3850.1 89508 91940.39

24.26 23.88 0.84 854.83 0.306

22

4.2 合成塔及其附属设备的计算选型 4.2.1 物料衡算

进塔甲醇蒸汽流量 D?=906.519/4=226.629kmol/h

由反应式 2CH3OH?CH3OCH3?H2O 其单程转化率为80%，DME选择性≥99% 则生成二甲醚的出塔流量为 D???226.629?98.24%?80%?99%/2?88.166kmol/h 未反应的甲醇出塔流量为 N1?226.629?98.24%?20%?44.528kmol/h

出塔水的流量为 N2?226.629?(1?98.24%)?226.629?98.24%?80%/2?93.045kmol/h

4.2.2 合成塔的选取选取：

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合成塔的尺寸[1]为立式Φ1000×6680，催化剂载量V=1.5m3 4.2.3 热量衡算及附属设备的选型计算

（1）合成反应热的计算：查天大四版物理化学上册[11]附录得，

?Qr????B?fHm??2?(?200.66)?(?184.05)?(?241.818)??24.548kJ/mol

则反应放热为：Qr?(?68010.48)?226.629?98.24%?80%?103/2??2186.15?103kJ/h 进塔甲醇蒸汽的热量：

Qi?QD?QC??68010.48?4.1868/4?0.72?1.41?4.1868?(240?65.01)?28.818?103??22558299.92kJ/h

2其中 QD——汽化塔塔顶馏出液带出热量；QC——甲醇蒸汽由65.01℃加热到240℃所需热量； 0.72——65.01℃时甲醇的比热容，单位kcal/(kg〃℃);1.41——240℃时甲醇的比热容； 出塔混合液的热量：损失的热量取反应热的10%

则 QO?Qi?Qr?Q损??22558299.92?2186.5?103(1?10%)??24525834.92kJ/h 根据经验值取混合液体的比热容cp=11.8kJ/(kg〃℃)，则

?24525834.92合成塔的出口温度为 to?(88.166?46.07?44.528?32.04?93.045?18.02)?11.8=290.1℃

（2）第一热交换器的计算选型：取出口温度为260.0℃ , 传热系数K=200 W/(m2〃℃), 汽化塔塔顶馏出液温度由65.01℃，经第一热交换器后加热至90.0℃，合成塔出塔混合液经第一热交换器后被降温至260.0℃，则 逆流： T 293.01℃→260.0℃ t 90℃ ← 65.01℃

?tm??t2??t1ln(?t2/?t1)?(290.1?90)?(260.0?65.01)?197.3℃

290.1?90ln260.0?65.01取该条件下混合液体的比热容cp=11.0kj/(kg〃℃)，则交换热量为

Q1?cp??t?11.0?(290.1?260)?(88.166?46.07?44.528?32.04?93.045?18.02)?2372384.48kJ/h

换热器面积 A?Q12372384.48/3.6??16.7m2

K??tm200?198.07查文献选取换热器型号为：Φ126×3000，换热面积F=16.9m2

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（3）第二热交换器的计算选型：原料液温度由常温25℃加热到汽化塔进料温度68.25℃，第一热交换器出来的热流体由260℃降至170℃，传热系数取K=200 W/(m2〃℃)。 逆流： T 260℃ →170℃ t 68.25℃←25℃

?tm??t2??t1ln(?t2/?t1)?(260?68.25)?(170?25)?167.29℃

260?68.25ln170?25进入第二热交换器的热量：

Q??Qc?(1?10%)?Cp??t?31181945.97?(1?10%)?2372384.48?25691366.89kJ/h

取该条件下混合液体的比热容cp=8.5kJ/(kg〃℃)，则交换热量为

Q2?cp??t?8.5?(260?170)?(88.166?46.07?44.528?32.04?93.045?18.02)?5481347.4kJ/h

换热面积 A?Q25481347.4/3.6??45.50m2

K??tm200?167.29查文献选取换热器型号[2]为: Φ600×3000，换热面积F=44.9 m2

（4）第一冷凝器的计算选型：热流体进口温度170℃，出口温度100℃；冷凝水的进口温度20℃，出口温度为35℃。

逆流： T 170℃→100℃ t 35℃← 20℃

?tm??t2??t1ln(?t2/?t1)?(170?35)?(100?20)?105.11℃

170?35ln100?20进入第一冷凝器的热量：

Q???Q??(1?10%)?Q1?25691366.89?(1?10%)?5481347.4?17576082.8kJ/h

表21 沸点下蒸发潜热列表

二甲醚 甲醇

沸点/℃ -24.9 64.7

蒸发潜热?Hr/(kj/mol)

21.51 35.25

TC/K

400.0 512.6

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