dn400甲醇回收塔设计(编辑修改稿)

dn400甲醇回收塔设计(编辑修改稿)内容摘要：

, 1 3 2 . 0 4 0 . 1 3 1 1 8 . 0 2 1 0 . 1 3 11 9 . 8 6 /x T A T B TM M x M xk g k m o l         (8)提馏段中液体平均质量流量 ,//7 1 . 7 8 1 1 9 . 8 6 1 0 8 . 3 6 6 1 9 . 8 63 5 7 7 . 7 2 /T x T A x T BL L M M F M Mk g h       (9)提馏段蒸汽平均摩尔组成    / 2 0 . 5 8 4 0 . 0 4 5 / 2 0 . 3 1 4 5T F WY Y Y     (10)提馏段中液体平均摩尔质量    , 1 3 2 . 0 4 0 . 3 1 4 5 1 8 . 0 2 1 0 . 3 1 4 52 2 . 4 3 /y T A T B TM M y M yk g k m o l         (11)提馏段中液体平均质量流量 , 1 1 0 . 3 7 3 2 2 . 4 32 4 7 5 . 6 7 /T y TL V Mk g h    平均密度 (1)气相平均密度计算 11 J T (a)精馏段蒸汽密度   , 0 03/ 2 2 .4 /2 9 .0 6 / 2 2 .4 2 7 3 .1 5 / 2 7 3 .1 5 7 2 .21 .0 3 /T J JM T T tk g m     Y,J (b)提馏段的蒸汽密度   , 0 03/ 2 2 . 4 /2 2 . 4 3 / 2 2 . 4 2 7 3 . 1 5 / 2 7 3 . 1 5 8 8 . 90 . 7 6 /T T TM T T tk g m     Y,T (2)液相平均密度计算 液相平均密度依下列式计算 1 iLm i 表 不同温度下甲醇和水的密度 物质 数值 温度 /℃ 50 60 70 80 90 100 水 密度/)/( 3mkg 物质 数值 温度 /℃ 20 40 60 80 100 120 甲醇 密度/)/( 3mkg (3)塔顶液相平均密度计算  根据 表 3 得， /A kg m  ， /B kg m  12   31 / 0 . 9 9 1 / 7 5 5 . 6 5 0 . 0 0 9 / 9 8 1 . 4 1 7 5 6 . 5 2 /L D m k g m    (4)进料板液相平均密度计算  根据表 3 得， /A kg m  ， /B kg m  0 . 2 5 1 3 2 . 0 4 0 . 3 7 30 . 2 5 1 3 2 . 0 4 0 . 7 4 9 1 8 . 0 2A    31 / 0 . 3 7 3 / 7 3 7 . 6 4 0 . 6 2 7 / 9 7 1 . 9 1 8 6 8 . 9 7 /L F m k g m    (5)塔底液相平均密度接近水的密度，  ， /B kg m  精馏段液相平均密度：   37 5 6 . 5 2 8 6 8 . 9 7 / 2 8 1 2 . 7 5 /LJ k g m    提馏段液相平均密度。   38 6 8 . 9 7 9 5 9 . 7 9 / 2 9 6 2 . 4 0 /LT k g m    液体平均表面张力 液相平均表面张力依下式计算： Lm i ix (1) 塔顶液相平均表面张力计算  查手册 2 得 /A mN m  ， /B mN m  0 . 9 9 1 1 6 . 8 0 3 0 . 0 0 9 6 5 . 3 6 1 1 7 . 2 4 /L D m m N m      (2)进料板液相平均表面张力计算  查手册 2 得 /A mN m  ， /B mN m  0 . 2 5 1 1 5 . 0 6 3 0 . 7 4 9 6 2 . 6 3 6 5 0 . 6 9 5 /L D m m N m      (3)釜底液相平均表面张力接近水的表面张力，  ，查得 /B mN m  精馏段液相平均表面张力：  1 7 . 2 4 5 0 . 6 9 5 / 2 3 3 . 9 6 8 /LJ m N m    13 提馏段液相平均表面张力。  5 9 . 2 7 0 5 0 . 6 9 5 / 2 5 4 . 9 8 3 /LT m N m    精馏塔各段物性参数汇总 （ 1）塔顶、进料板、塔釜数据结果汇总： 表 塔顶、进料板、塔釜的物性参数 项目 ML kg/kmol MV kg/kmol L kg/m3 L L mN/m 塔顶 进料板 塔釜 (2)精馏段、提馏段数据结果： 表 精馏段、提馏段的物性参数 符号 MLm kg/kmol MVm kg/kmol Lm kg/m3 V kg/m3 Lm Lm mN/m 液相 /气相质量流量kg/h 液相 /气相摩尔流量kmol/h 精馏段 提馏段 热量衡算 加热介质和冷却剂 (1)加热介 质的选择 14 常用的加热介质有饱和水蒸气和烟道气。 烟道气适用于高温加热，加热温度控制困难，故不采用。 饱和水蒸气冷凝时的传热膜系数很高，可以通过改变蒸汽压力准确的控制加热温度。 本次任务选用（温度为 ℃） 1 的饱和水蒸气作加热介质，水蒸气易获得，清洁干净，不会腐蚀管道。 (2)冷却剂的选择 常用的冷却剂是水和空气。 选用 20℃的冷却水，升温 20℃，即冷却水出口温度为 40℃。 冷凝器的热负荷 冷凝器的热负荷计算公式： )()1( LDVD IIDRQc  ，其中 IVD， ILD 分别为塔顶上升蒸汽和塔顶馏出液的焓， kcal/kmol， 水甲 ）（ VDVDLDVD HxHxII  1，其中 水甲 ， VV HH  分别为甲醇和水的蒸发潜热， kcal/kmol。 表 沸点下各部分数据 符号 沸点 /℃ 蒸发潜热 VH /kcal/kmol Tc/K 甲醇 8430 水 100 9729 蒸发潜热与温度的关系： 1212 )11(rrV TTHH  ，其中 Tr 为对比温度 (1)由沃森公式 [3,4]计算塔顶温度下的潜热： Dt =℃时，对甲醇，6 5 89 6 5 12TcTTTcTTrr ， 蒸发潜热 k mo lk c a lHV /8431) (8430  甲 (2)对水，同理得， 2rT =， 1rT =， 蒸发潜热 k mo lk c a lHV /10189) (9729  水 (3) k m o lk c a lII LDVD /8 4 4 71 0 1 8 4 3  ，对全 凝器做热量衡算（忽略热量损失）： hk c a lQc / 4 4 75 9 )( 5 冷却介质的消耗量 hkgttC QcWcpc/)2040(1 )( 4512  15 加热器的热负荷及全塔热量衡算 甲醇： Dt =℃时， Cp=， Ft =℃时， Cp=， Wt =℃时， Cp= Cp 精 =， Cp 提 = 水： Dt =℃， Ft =℃， Wt =℃时， Cp 水 =1 )()(]1[  twCwCC p d t DDp p ）（水精 )()(]1[  twCwCC p d t wwp p ）（水提 计算得： D= =， W= =hk c a ltCDdtCDQ ppD /1 3 7 8 2)( 2 1   hk ca ltCWdtCWQ ppW /2 2 9 8 2 6   对全塔进行热量衡算，以进料焓即 ℃时焓值为基准进行计算： CWDF Qs  hk c a lQs FCWD / 2 9 8 51 3 7 8 2 55  设塔釜的效率 .90 ，则 hk c a lQssQ / 5  ， 其中： Qs —— 加热器理想热负荷，hkcal/ sQ —— 加热器实际热负荷， DQ —— 塔顶馏出液带出热量，/ WQ —— 塔底带出热量，hkcal 下的饱和水蒸气的汽化热 KgKJH r /2076 水蒸气 加热蒸汽消耗量： hKgH sQW rh /19932076 5   水蒸气 表 热量衡算数据表 项目 Qc/kcal/h Wc/kg/h QF/kcal/h QD/kcal/h QW/kcal/h Q`s/kcal/h Wh/kg/h 数值 105 104 0 13782 22985 105 1993 16 填料 填料选取 填料是填料塔的核心构件，它提供了气 液两相相接触的传质与传热表面，与塔内件一起决定了填料塔的性质。 目前，填料的开发与应用仍是沿着散装填料与规整填料两个方面进行。 本次设计选用规整填料， 250Y 型 金属板波纹填料。 规整填料 在整个塔截面上，几何形状规则、对称、均匀。 它规定了气液流路，改善了沟流和壁流现象， 压降 可以很小。 同时 与散装填料相比它 可以提供更大的比表面积，在同等溶剂中可以达到更好的传质、传热效果 [5,6]。 250Y 型板波纹填料是最早研制并应用于工业生产的板波填料， 通过多年的研究及工业应用表明，它有以下特点 [7]： 第一、 比表面积与通用散装填料相比，提高近 一 倍，压降较低，通量和传质效率均有较大幅度提高。 第二、 与各种通用板式塔相比，不仅传质面积大幅度提高，而且全塔压降及效率有很大改善。 第三、 工业生产中气液均可能带入 “ 第三相 ” 物质，导 致散装填料及某些板式塔无法维持操作， 鉴于 250 型 填料整齐 的几何结构，显示出良好的抗堵性能，因而能在某些散装填料塔 或板式塔 不适宜的场合使用，扩大了填料塔的应用范围。 第四、该填料甚至能在高压下保持良好的传质性能，充分显示出其通用特性。 故 本设计采用 瑞士苏尔寿的 250Y 型 金属板波纹 填料 ,牌号 Mellapak。 填料层高度 一、精馏段 (1)空塔气速的计算 泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称泛点率。 对于规整填料，其泛点率的经验值 [6]为 ~Fuu 泛点气速可用贝恩 — 霍根关联式 [6]来计算，即 )()(]))((lg[ 2LVVLLLVF wwKAagu t  ， 其中 Fu 为泛点气速， ta 为填料总比表面积 m2/m3，  为填料层空隙率 m3/m3， 17 ,LVWW为液相、气相的质量流量 kg/h， A， K 为关联常数。 对 250Y 型金属板波纹填料， A=， K=， ta =250m2/m3，  = WL=,WV=， sm P amkgmkg LLV .,/,/ 33   代入上式，得泛点气速： uF=，空塔气速： u==22500 5 . 5 3 /3 6 0 0 0 . 7 8 5 0 . 4u m s  uF 取直径为 600mm，得22500 2 . 4 6 /3 6 0 0 0 . 7 8 5 0。