【文章內(nèi)容簡介】 也容易造成精甲醇密度指標不合格。這類物質(zhì)的沸點較高，且易與甲醇形成低于甲醇沸點的共沸物，主要集中在預(yù)塔塔頂而大量進入二級冷凝器回流液。這類物質(zhì)如不在回流液中脫除，就會造成預(yù)塔塔釜出料雜質(zhì)多，影響精甲醇的質(zhì)量。脫除這些 雜質(zhì)的方法主要是利用其不溶于水的特性 。在預(yù)塔加入萃取水可提高醛、酮類物質(zhì)的相對揮發(fā)度，從而使其從塔頂采出。 [16] 回流比的選擇 回流比對精餾塔操作影響很大，直接關(guān)系著培內(nèi)各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布。一般情況下，選取適宜回流比為最小回比的 ～ 2倍。 兩塔甲醇精餾甲醇主精餾塔的回流比為 ～ 。其調(diào)節(jié)的依據(jù)是根據(jù)塔的負荷和精甲醇的質(zhì)量。為保持四塔精餾系統(tǒng)的穩(wěn)定操作、降低能耗并減少投資，應(yīng)選?。杭訅核亓鞅?R1≥ ，常壓塔回流比 R2≥2 ；兩塔負荷比 Q1/Q2： － ；并在保持穩(wěn)定生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上， R1， R2選取得盡量小。 四塔精餾工段工藝的物料衡算 甲醇精餾工段物 料衡算任務(wù) 已知： 原料是粗甲醇，成分及含量如下 表 陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計 13 成分 含量（ wt%） CH3OH CH3OCH3 C4H9OH CH3OCCH3 H2O 合計 100 設(shè)計要求： （ 1）粗甲醇中甲醇回收率不小于 99%； （ 2）精餾工段產(chǎn)品為精甲醇，其甲醇含量不低于 % 甲醇 精餾工段物料衡算計算原理 [18] 全塔物料衡算（通過全塔物料衡算，可以求出精餾產(chǎn)品的流量、組成之間的關(guān)系）。連續(xù)精餾塔做全塔物料衡算，并以單位時間為基準，即 總物料 F D W?? 易揮發(fā)組分 F D WFx = Dx + x 式中 F— 原料液流量， kmol/h； D— 塔頂產(chǎn)品（餾出液）流量， kmol/h； W— 塔底產(chǎn)品（釜殘液）流量， kmol/h； Fx — 原料液中易揮發(fā)組分 的摩爾分數(shù)； Dx — 餾出液中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)； Wx — 釜殘液中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)。 塔頂易揮發(fā)組分回收率 100%DFDxFx?? 塔底難揮發(fā)組分回收率 (1 ) 100%(1 )WFWxFx???? 甲醇精餾工段物料衡算 以精甲醇年產(chǎn) 40 萬噸計，粗甲醇中含甲醇 %，則每年所需粗甲醇總量為：400000/=428266t/y 陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計 14 年工作日以 330 天計，則精甲醇每日、每小時產(chǎn)量為： 400000/330=每日、每小時所需粗甲醇量為： 428266/330=1）粗甲醇組成 （ 1）甲醇含量： % （ 2）水含量： % （ 3）輕餾分含量：二甲醚 % （ 4）初餾分含量：異丁醇 % （ 5） 高級烷烴：辛烷 % 2） 預(yù)塔物料衡算 (1)入料： ① 粗甲醇入料量： 54047kg/h ② 堿液 每噸精甲醇消耗 92%的 NaOH ，則消耗 10%的堿液量： %101 00 0 %928 05 0 5 ? ?? =則甲醇年消耗量： 24330=2984t 堿帶入的水量 =（ ） =（相當(dāng)于加入的萃取水量） ③ 粗甲醇含水量 =54047=水量 =粗甲醇含水量 +堿液含水量 =+=④ 輕餾分量 =54047=227kg/h ⑤ 初餾物 =54047=⑥ 高級烷烴 =54047=總?cè)肓狭?=粗甲醇量 +堿液量 =54047+=（ 2）出料 ① 甲醇： 50505 kg/h ② 水量： kg/h ③ NaOH: kg/h ④ 輕餾分： 227kg/h ⑤ 初餾物： ⑥ 高級烷烴 ： kg/h 其中： 氣相 塔頂 =輕餾分 +高級烷烴 =227 += kg/h 液相 塔底 =甲醇 +水 +初餾物 +NaOH=50505+++=54388kg/h 陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計 15 （ 3）預(yù)塔回流量 脫醚塔回流量回流比一般 R? 20,且考慮到節(jié)省能源的問題。結(jié)合 ASPEN 簡捷模擬取R= 則回流量 == 3）加壓塔物料衡算 加壓塔出料甲醇含量 %（即塔底甲醇含量） （ 1）入料： 總?cè)肓狭?=出料液相 =54388kg/h 其中 : ①水量 =預(yù)出料水量 =②甲醇量 =預(yù)出料甲醇量 =50505kg/h ③ NaOH=預(yù)出料堿量 =④初餾物 =預(yù)出料初餾物 =（ 2） 出料： ①出料水量 =入料水量 =② NaOH=③初餾物 =④甲醇 =（出口水量 +NaOH+初餾物）出料甲醇含量 /（ 1出料甲醇含量） =（ ++） （ ） =25491kg/h ⑤采出精甲醇量 =入塔甲醇量 出料甲醇量 =5050525491=25014kg/h ⑥總出料量 =總?cè)肓狭?采出精甲醇量 =5438825014=29374kg/h 其中 塔頂：液相 =精甲醇量 =25014kg/h 塔底：液相 =粗甲醇量 =29374kg/h （ 3）回流量 為保持系統(tǒng)的穩(wěn)定操作，降低能耗，并減少投資，應(yīng)選?。? 加壓塔回流比 R1≥ 常壓塔回流比 R2≥ 并且在保持穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上， R R2 選取的盡量小。 則取加壓塔回流比 R= 回流量 =RD=25014= 4）常壓塔物料衡算 （ 1）入料 總?cè)肓狭?=加壓塔塔底總出料量 =29374kg/h 陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計 16 其中 ①甲醇 =29374=②水 =③ NaOH=④初餾物 =（ 2）出料 ①側(cè)線排出量 =初餾物 +水 +甲醇 初餾物 =則 側(cè)線排出量 =其中： 甲醇 ==(占 %) 水 ==（ 占 %） 初餾物 =（占 %） ②塔底排出殘液 其中： NaOH=水 =入料水 側(cè)線排出 ==塔底排出殘液中含甲醇量 =（殘液中水 +NaOH） 殘液甲醇含量 /（ 1殘液中甲醇含量） =（ +） （ ） =殘液總量 =水量 +NaOH+醇量 =++ =③塔頂 塔頂采出精甲醇 =入塔精甲醇 側(cè)線排出 殘液中含醇量 = =總出料量： 塔頂精甲醇 =塔側(cè)線 =初餾物 +水 +甲醇 =塔底殘液 =NaOH+水 +甲醇 =（ 3）回流量 回流量 =RD =2=陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計 17 5）回收塔物料衡算 （ 1）入料 入料量 =側(cè)線排出量 =其中 甲醇 = 水 = 初餾物 =（ 2）出料： ①塔頂 采出精甲醇量 = =(精甲醇占入料精 甲醇的 %) ②側(cè)線抽出物 甲醇 =入料甲醇 塔頂甲醇 ==（甲醇占 %） 側(cè)線抽出物 =其中 異丁醇 ==水 ==甲醇 =③塔底 其中 水 =入料水量 側(cè)線出水 ==異丁醇 =入料異丁醇 側(cè)線抽出異丁醇 ==總量 =水量 +異丁醇 =+=（ 3）回流液量 回流比： R 取 5 回流量 =DR=5= 6）粗甲醇中甲醇回收率 甲醇回收率 =（加壓塔采出精甲醇量 +常壓塔采出精甲醇量 +回收塔采出精甲醇量） /粗甲醇中精甲醇量 =（ 25014++） /=% 陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計 18 第三章 常壓塔冷卻器的設(shè)計 確定設(shè)計方案 兩流體溫度變化情況：精甲醇進口溫度 71℃ ，出口溫度 49℃ ；冷卻水進口溫度 25℃ ，出口溫度 30℃ 。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻 ，冬季操作時進口溫度降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器 。 確定物性數(shù)據(jù) [18] ⑴ 流體平均溫度 Tm和 tm Tm1＝（ Ti＋ To） /2＝（ 71＋ 49） /2＝ 60℃ tm1＝（ ti＋ to） /2＝（ 25＋ 30） /2＝ ℃ ⑵ 平均溫度下的物性數(shù)據(jù) 表 31 各組分物性數(shù)據(jù) 物料 項目 單位 數(shù)據(jù) 物料 項目 單位 數(shù)據(jù) 水 密度 kg/m3 994 甲 醇 密度 kg/m3 760 粘度 pa?s 粘度 pa?s 導(dǎo)熱系數(shù) W/(m?K) 6 導(dǎo)熱系數(shù) W/(m?K) 比熱容 kJ/(kg?K) 比熱容 kJ/(kg?K) 計算總傳熱系數(shù) ⑴ 熱負荷 Q Q = Q0 cp0 t0+Q0r =（ 7149） +? = ⑵ 平均傳熱溫 差 陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計 19 39。== 2530 4971ln25304971????? = 12? ℃ ⑶ 冷卻水用量 iw = tcQpi?0 = )2530( ?? ? =253532kg/h 總傳熱系數(shù) K 管程傳熱系數(shù) Re =iiiiud?? = ?? =13710 ia = )()( iipiiiiii cudd ??? ?? =? ) 100 0000 ()137 10( ?? =(m2? K) 殼程傳熱系數(shù) 假設(shè)殼程的傳熱系 ? 0 = 290W/(m2℃ )； 污垢熱阻 siR =2 ℃ /W soR = m2 ℃ /W 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) λ= 45W/(m?K) K =iiisiiso dadddRdbdRa 00001 1 ????? = 114 ????? ???? ? = W/(m2℃ ) 計算傳熱面積 S39。=39。mtKQ?= 3?? = 考慮 15%的面積裕度， S=S39。== 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 管徑和管內(nèi)流速 選用 Φ25（碳鋼），去管內(nèi)流速 iu =陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計 20 管程數(shù)和傳熱管數(shù) sn =udVi24?= )3600994/(253532 2 ?? ?=452(根 ) 按單程管計算，所需的傳熱管長度為 L = S/(πd0ns) =(452) = (m) 取傳熱管長 l=9m，則該換熱器管程數(shù)為 Np = L/l =≈ 1(管程 ) 傳熱管總根數(shù) N = 4521= 452（根） 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均傳熱溫差校正系數(shù) R = (7149)/(3025) = P = (3025)/(7125) = 按單殼程，多管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)查《化工原理（上冊）》第 232 頁圖 419,可得 t?? = 平均傳熱溫差 mt? = t?? mt? 39。=12=12℃ 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，取管心距 t = ，則 t = 25 = ≈ 32 mm 橫過管束中心線的管數(shù)