【正文】 入預(yù)塔的物料如表 2﹣21 表 2﹣ 21 入預(yù)塔粗甲醇及組成 組 分 甲醇 水 低沸物 高沸物 油溶物 合計(jì) 流量 kg/h， 組成， w% 100 ⑵ 堿液，加入堿液濃度為 2%的 NaOH，進(jìn)料粗甲醇 PH值需從 6提高到 8查手冊(cè)[7]： 的氫氧化鈉溶液：（ OH） =10 3mol/L 的 NaOH 換算成百分含量： =% pH值從 6 提高到 8, OH需 H+量為： 166 108=需 2%的 NaOH（密度以 1g/ml 計(jì)）為 =則需每小時(shí)加入堿液量為 =⑶ 初餾物 已知：初餾物采出量為 20l/h；密度 ，其中 %為甲醇， %為油性雜質(zhì)；初餾物加水 20l/h。 C）； 于是，根據(jù)表 216 各表 217，計(jì)算冷凝液體帶走熱量為表 219 因冷凝器出口液體溫度為 38。 。 C； 表 217 出塔氣在冷凝器冷凝放熱 組分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH 冷凝器 Nm3/h Kmol/h 放熱量， kg/h 組分 C8H18 H2O 合計(jì) 冷凝器 Nm3/h Kmol/h 放熱量， kg/h （ 3）冷凝器出口氣體顯熱 冷凝器出口氣體顯 Q、出冷凝 = T 出口 （ 211） 式中 G`F— 冷凝器出口氣體組分摩爾流量， Kmol/h； CP— 出口氣體各組分比熱容， kJ（ kmolC） 計(jì)算條件已經(jīng)給出全塔熱損失為 5%，因此損失熱量為 Q熱損失 =（ Q 入塔＋ Q反應(yīng)） 5% = （ ＋ ） 5% kJ/h 按全塔熱平衡方程式 ，求出出塔氣體溫度 T出 ＋ =T 出＋ T出 =。 表 213 甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)熱 組 分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH 生成熱， kJ/h 生成量 Nm3/h Kmol/h 反應(yīng)生成熱， kJ/h 續(xù)表 213 甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)熱 組分 C8H18 CH4 CO 合計(jì) 生成熱， kJ/h — 生成量 Nm3/h Kmol/h 反應(yīng)生成熱， kJ/h 表 214 甲醇合成塔出塔各組分的比熱容和熱量 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar 比熱容， kJ（ kmol 。 工藝條件：（ 1）進(jìn)塔氣體溫度平均按時(shí) 40℃ 計(jì)算；（ 2）冷凝器氣體出口溫度與液體溫度相等，都為 38℃ ；（ 3）冷卻水溫度為 32℃ ，冷卻回水為 45℃ ；（ 4）系統(tǒng)熱損失為 5%。 第 節(jié) 聯(lián)醇生產(chǎn)的熱量平衡計(jì)算 物料平衡計(jì)算之后，可以根據(jù)各段的物料量，進(jìn)行熱平衡計(jì)算。假設(shè)經(jīng)減壓生液相中溶解的氣體除二甲醚外全部釋放出來(lái)，則甲醇擴(kuò)散損失 G 醇擴(kuò)散為： （ +++++） =即 ， 式中 為二甲醚減壓后的釋放量。液氨中氫氮?dú)馊芙鈸p失： 查物性手冊(cè)表 [7]，在上述狀況下液氨中氫氮?dú)馊芙饬糠謩e為： H2 ；N2， 32Nm3/t。 第 節(jié) 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算 甲醇生產(chǎn)中，原料氣的量與組成在一定范圍內(nèi)是根據(jù)物料平衡計(jì)算和生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)節(jié)整，如原料氣中氫、一氧化碳、氮的比例等。殼程 : 管程 :50。殼程 : 管程 :100。 預(yù)蒸餾塔和甲醇回收塔壓力由 PV15501A 和 PV15501B 分程調(diào)節(jié)。常壓塔再沸器熱源為加壓精餾塔塔頂甲醇蒸汽。向萃取槽中補(bǔ)入除鹽水作預(yù)蒸餾塔萃取劑。汽液平衡是通過(guò)在每塊板上氣液互相接觸進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱而實(shí)現(xiàn)的。塔底部裝有再沸器（蒸餾釜）以加熱液體產(chǎn)生蒸汽，蒸氣沿塔上升，與下降的液體逆流接觸并進(jìn)行物質(zhì)傳遞，塔底連續(xù)排出部分液體作為塔底產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)又有一批甲醇項(xiàng)目在籌建。 2．設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容 (1) 本車(chē)間產(chǎn)品特點(diǎn)及工藝流程。 (2) 主要設(shè)備物料、熱量衡算、結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算及輔助設(shè)備的選型計(jì)算。這樣，選擇最好的工藝?yán)O(shè)備，同時(shí)選用最合適的操作方法就成為投資者關(guān)注的重點(diǎn)。在塔的加料位置以上，上升蒸汽中所含的重組份向液相傳遞，而回流液中的輕組分向氣相傳遞。汽液平衡和物料及熱量平衡密切相關(guān)，塔內(nèi)溫度、壓力、物料量的變化都將直接影響汽液平衡。排放槽出來(lái)的甲醇液由排放槽泵加壓后送回收塔。常壓精餾塔塔底排出的含少量甲醇的廢水由回收塔進(jìn)料泵加壓后送甲醇回收塔 回收塔塔頂蒸汽經(jīng) 回收塔冷凝器冷卻至 40℃ 后進(jìn)回收塔回流槽，由回收塔回流泵加壓后一部分作回收塔回流液，另一部分送雜醇油貯罐。閥后不凝氣通過(guò)放空總管高點(diǎn)放空。殼程 :170 加壓塔再沸 器 DN1300x4444 管程 :。殼程 :100 雜醇油冷卻器 DN250x2447 管程 :。在生產(chǎn)過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生不需要的或者有害的組分，如硫化物、二氧化碳、甲烷、氬氣等，這些組分有些可通過(guò)計(jì)算得外，有的還必須在生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)定。 則每小時(shí)在液氮中氫氮氯溶解損失分別為： Nm3/h 和 Nm3/h。因?yàn)榉磻?yīng)式（ 22）生成的二甲醚有 Nm3/h,其中有 Nm3/h 溶入粗早醇被送往精餾，只有 Nm3/h 擴(kuò)散進(jìn)入氣相 （ 7）醇后氣中有 甲醇隨氣體帶入銅洗，合成氨產(chǎn)量為 ，帶入甲醇為 %= Nm3/h （ 8）綜合表 21和 22，即得進(jìn)入甲醇合成塔之新鮮氣量 G新鮮氣所組成，列表 23。熱平衡計(jì)算可以為生產(chǎn)過(guò)程提供熱能的供需量、如熱交換的換熱面積、熱介質(zhì)或冷介質(zhì)的消耗量設(shè)備能源消耗等，從而可以求得原材料、燃料和能量的消耗定額，計(jì)算產(chǎn)品成本和結(jié)濟(jì)效益。 甲醇合成塔的 熱平衡計(jì)算 + = （ 27） 式中： Q入塔氣 — 入塔氣體組分熱量， kJ/h； Q— 合成反應(yīng)和副反應(yīng)的反應(yīng)熱， kJ/h； G 出塔 — 了合成塔各組分，包括反應(yīng)物、生成物流量，Nm3/h； Gm 入 — 各組分的比熱容， kJ/ Nm3 C） 入塔量 Nm3/h Kmol/h 入 塔熱量， kJ/(h 。 C 于是，得表 215 表 215 甲醇合成塔全塔熱平衡表 熱量 氣體顯熱 反應(yīng)熱 熱損失 合計(jì) 入熱， kJ/h — 出熱， kJ/h — 甲醇水冷器的熱量平衡計(jì)算 Q入口氣＋ Q冷凝 =Q 出口氣＋ Q液體＋ Q冷卻水 式中， Q 入口氣、 Q 出口氣 — 分別為冷凝器進(jìn)口與出口氣體顯熱， kJ/h； Q冷凝 — 在出口溫度下氣體冷凝放熱， kJ/h； Q 液體 — 出冷凝器液體帶熱， kJ/h； Q冷卻水 — 冷卻水帶下走熱量， kJ/h。 。 C） 續(xù)表 218 冷凝器出口各氣體組分的顯熱 組分 CH4 Ar CH3OH 合計(jì) 比熱容， J（ kmol C，故液體帶出熱量； Q出冷凝器 =38= kJ/h 于是，由冷卻水帶走熱量； Q冷卻水 =＋ － (＋ ) = kJ/h 表 219 冷凝器出口液體流量 組分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C8H18 H2O 合計(jì) 液體比熱容， kJ/(㎏ 則：初餾物采出量為 20=。 預(yù)塔和主塔的熱平衡計(jì)算 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，做出預(yù)塔、主塔的熱平衡計(jì)算。 表 230 預(yù)塔提餾段熱平衡計(jì)算表 帶入熱量， kl/h 帶出熱量， kl/h 粗甲醇入熱 塔底供熱 加熱軟水 內(nèi)回流 總?cè)霟? 74 + 預(yù)后甲醇 初餾物 內(nèi)回流 總出熱 （ 74+ ） + 2. 主塔熱平衡計(jì)算 ⑴ 帶入熱量：根據(jù)表 230預(yù)塔出熱及計(jì)算條件列表 231. ⑵ 帶出熱量：根據(jù)計(jì)算條件列表 232. 根據(jù) 得 ++ ＝+++ ＝ kg/h 則，需壓力為 的蒸汽為 根據(jù)計(jì)算列出精餾塔全塔熱平衡表 231。因此熱效率較低，通常進(jìn)入再沸器的能量只有 5%左右可以被有效利用。 表 34 精餾段的汽液相負(fù)荷 名稱(chēng) 汽相 液相 平均摩爾質(zhì)量 / 30 平均密度 / 814 體積流量 / ( ) 3804( ) 提餾段 整理提餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 5，采用與精餾段相同的計(jì)算方法可以得到提餾段的負(fù)荷，結(jié)果列于表 6。 第 節(jié) 液泛驗(yàn)算 溢流管內(nèi)的清液層高度 其中， 所以， 為防止液泛，通常 ，取校正系數(shù) ，則有： 可見(jiàn)， ，即不會(huì)產(chǎn)生液泛。 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷，可知操作點(diǎn) P(， )在正常的操作范圍內(nèi)。有以上的計(jì)算結(jié)果可以知道： 汽塔的平均蒸汽流量： 汽塔的平均液相流量： 汽塔的汽相平均密度： 汽塔的液相平均密度： 塔徑可以由下面的公式給出： 由于適宜的空塔氣速 ，因此，需先計(jì)算出最大允許氣速 。為此，我們擬采用塔釜?dú)堃簩?duì)原料液進(jìn)行加熱。 表 234 主塔精餾段熱量平衡計(jì)算表 帶入熱量， kl/h 帶出熱量， kl/h 預(yù)后甲醇 塔底供熱 內(nèi)回流 總?cè)霟? + 采出精甲醇 內(nèi)回流 總出熱 （ + ） + 按精餾段 ， + ＝ + ＝ kg/h 精餾段總帶入熱量 ＝ + ＝ kl/h （ 3）主塔提餾段熱量平衡計(jì)算 設(shè)提餾段內(nèi)回流為 （ kl/h），則根據(jù)全塔熱平衡列出提餾段計(jì)算表 235。 溫度 預(yù)塔入料 70℃ ； 主塔入料 84℃ ； 預(yù)塔塔底 78℃ ； 主塔塔底 110℃ ； 初餾物采出 64℃ ； 冷凝水 65℃ ； 預(yù)塔回流 64℃ ； 主塔回流 65℃ ； 預(yù)塔塔頂 70℃ 。 表 222 預(yù)塔進(jìn)料量及組成 ① 物料量， kg/h 甲醇 水 NaOH 低沸物 高沸物 油溶物 小計(jì) 粗甲醇 堿液 冷凝液 初餾物 合計(jì) — — 20 — — — — — — — — — — — — — ㈡出料 ⑴ 塔底甲醇 粗甲醇含醇 初餾物含醇 合計(jì) ⑵ 塔底水 粗甲醇含水 堿液（包括 NaOH） 初餾物含水 20 kg/h 預(yù)塔加水 合計(jì) ⑶ 塔底乙醇及高沸點(diǎn)組分 。 C) — 流量，㎏ /h 熱量， kJ（ h C） — 氣量 Nm3/h Kmol/h 熱量， kJ（ kmol C。 表 216 粗甲醇中各組分的物理常數(shù) 組分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C8H18 H2O 氣化熱， kJ/h 液體比熱容， kJ（ h 。 C) 續(xù)表 212 甲醇合成塔入塔各組分的比熱容和熱量 組分 CH4 Ar CH3OH 合計(jì) 比熱容 kJ（ kmol C Q 損失 — 合成塔熱損失， kJ/h 又： （ 28） 式中 G— 入塔氣體各組分流量， Nm3/h。低耗的重要手段落。 C, H2 和 N2在水中溶解度為 Nm3/t和 Nm3/t 水 已知水洗塔的氣水比為 10，則每小時(shí)洗滌用水量為 Nm3/h。 C 時(shí)，氫氨混合氣中氨的平衡濃度為 %，則貯罐氣中氨損失（ G氨損）為 = Nm3/h G氨損 =36。 計(jì)算年產(chǎn) 4