【文章內(nèi)容簡介】 g/h 據(jù)以上計算列表 。 14 表 預(yù)塔進(jìn)料及組成 物料量： kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合計 粗甲醇 堿液 軟水 合計 (2)出料 ：甲醇： kg/h ：粗甲醇含水： kg/h 堿液帶水： kg/h 補(bǔ)加軟水： kg/h 合計： kg/h ： kg/h ： kg/h 由以上計算列表 。 表 預(yù)塔出料流量及組成 物料量 CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合計 塔頂 塔底 合計 單位： kg/h 主塔的物料平衡計算 加壓塔和常壓塔的采出量之比為 2:1，常壓塔釜液含甲醇 1%。 (1)進(jìn)料 加壓塔：預(yù)后粗甲醇： kg/h 常壓塔： ? 2/3= kg/h (2)出料 15 預(yù)精餾塔 加壓精餾塔 常壓精餾塔 ：塔頂： ? 2/3= kg/h 塔釜： kg/h ：塔頂： ? 1/3? 99%= kg/h 塔釜：（ ） ? 1%+++= kg/h 總出料：由以上計算 .得表 甲醇精餾塔物料平衡匯總表：單位： kg/h 表 甲醇精餾塔物料平衡匯總 物料 物料 加壓塔頂出料 常壓塔頂出料 常壓塔釜出料 合計 甲醇 NaOH 水 高沸物 合計 單位： kg/h 根椐計算結(jié)果可畫出粗甲精餾物流圖，見圖 。 1．粗甲醇 2．軟水 3．堿液 圖 粗甲醇精餾物料流程圖 16 第四章 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計算 合成塔能量計算 ∑Q=∑（ GCmTm） （ 41） G——各組分流量， m3/h。 Cm ——各組分的比熱容， kJ/（ ） 。 Tm——氣體溫度， k。 已知：合成塔入塔氣為 220 ℃ ，出塔氣為 250 ℃ ，熱損失以 5%計，殼層走 4MPa 的沸水 . 查《化工工藝設(shè)計手冊》得， 4 MPa 下水的氣化潛熱為 kmol/kg，即 kJ/kg，密度 kg/m3，水蒸氣密度為 kg/m3，溫度為 250 ℃ .入塔氣熱容見 . 表 5MPa， 220℃ 下入塔氣除 (CH3OH)熱容 組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 合計 流量 比熱 比例 % 100 比熱： kJ/（ kmol℃ ） 流量： Nm3 查得 220℃ 時甲醇的焓值為 kJ/kmol，流量為 . 所以： Q 入 =? +? =+ = 出塔氣熱容除 (CH3OH)見表 42. 表 5MPa， 250℃ 下出塔氣除 (CH3OH)熱容 組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 C4H9OH (CH3)2O H2O 合計 流量 6 8 142266.57 1 8596.1 9 比熱 比例 % 100 流量 3Nm ，比熱 / (kmol )kJ C?。 17 查得 250℃ 時甲醇的焓值為 kJ/kmol，流量為 Nm3. 所以： Q 出 =? +? =+ = Q 反應(yīng) =[ ? + ? + ? + ? + ? ()] ? 1000= Q 熱損失 =(Q 入 ＋ Q 反應(yīng) ) ? 5%=(+) ? 5% (42) = kJ 所以：殼程熱水帶走熱量 Q 傳 = Q 入 + Q 反應(yīng) Q 出 Q 熱 (43) =+ = kJ 又： Q 傳 = G 熱水 r 熱水 (44) 所以： G 熱水 = =即時產(chǎn)蒸氣 = 常壓精餾塔能量衡算 Xf= ( 70 66 .18 71 .37 ) 32( 70 66 .18 71 .37 ) 32 78 40 56 04 .64 18 .02??? ? ? ? ? ?= (45) 查《化工工藝設(shè)計手冊》，甲醇露點溫度 t=℃ ? 67℃ 操作條件：塔頂 67℃ ，塔釜 105℃ ，進(jìn)料溫度 124℃ ，回流液溫度 40℃ 。 帶入熱量 表 常壓塔各組分入熱量 物料 進(jìn)料 回流液 加熱蒸汽 組分 甲醇 水 +堿 甲醇 流量： kg/h 溫度： ℃ 124 124 40 比熱： kJ/kg℃ 熱量 :kg/h Q 加熱 18 常壓精餾塔 Q 入 =Q 進(jìn)料 +Q 回流液 +Q 加熱 =+++ Q 加熱 （ 46） =+ Q 加熱 帶出熱量 表 常壓塔物料帶出熱量 物料 精甲醇 回流液 殘液 熱損失 組分 甲醇 甲醇 甲醇 水 +堿 流量： kg/h 溫度： ℃ 67 67 105 105 比熱： kJ/kg℃ 潛熱： kJ/kg 熱量 :kg/h 5%Q 入 所以 ： Q 出 ＝ ＋ ＋ ＋ ＋ 5%Q 入 =+5%Q 入 因為： Q 出 ＝ Q 入 （ 47） 所以： Q 入 = Q 出 =因水蒸氣汽化熱為 kJ/kg， 所以需蒸汽 G3 蒸汽 = =常壓塔物流溫度分布圖如下： 甲醇蒸汽 67℃ 40℃ 水 回流甲醇 加壓塔底液體 40℃ 30℃ 水 124℃ 甲醇蒸汽 40℃ 115 ℃ 精甲醇 冷凝液 殘液 105℃ 甲醇 115℃ 圖 常壓塔物流圖 19 冷卻水用量計算 對熱流體： Q 入 ＝ Q 產(chǎn)品精甲醇 +Q 回流液 =+=（ 48） Q 出 = Q 精甲醇 (液 )+ Q 回流液 (液 ) （ 49） =+= kJ/h Q 傳 =? (15%)=所以：冷卻水用量 G3 水 = ( 40 30) 1000 ?? ? ? t 水 /h 所以：每噸精甲醇消 耗 G， 3 水 = = 水 /t 精甲醇 20 第五章 主要設(shè)備的計算和選型 操作條件 條件 (1)精甲醇質(zhì)量：精甲醇含醇： %(wt) 殘液含醇： 1%(wt) (2)操作條件：塔頂壓力： ? 106 Pa 塔底壓力： ? 106 Pa 塔頂溫度： 67 ℃ 塔底溫度： 105 ℃ 回流液溫度： 40 ℃ 進(jìn)料溫度： 124 ℃ 有關(guān)物理參數(shù)的確定 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) 甲醇的摩爾質(zhì)量 MA= kg kmol ，水的摩爾質(zhì)量 MB= kg kmol D 0 . 9 9 9 5 3 2 . 0 4 0 . 9 9 90 . 9 9 9 5 3 2 . 0 4 0 . 0 0 0 5 1 8 . 0 2x ??? W 0 . 0 1 3 2 . 0 4 0 . 0 0 60 . 0 1 3 2 . 0 4 0 . 9 9 1 8 . 0 2x ??? 7 0 6 6 . 1 8 3 2 . 0 4 0 . 4 1 57 0 6 6 . 1 8 3 2 . 0 4 5 6 0 4 6 4 + 2 . 2 7 8 1 8 . 0 2Fx ?（ . ） 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 FM? ＋ ? kmol DM? ＋ ? kmol WM? ＋ ? kmol 物料衡算 原料液的處理量為 , 1 2 7 5 0 . 2 4 5 3 1 . 6 32 3 . 8 3 8nFq k m o l h?? 21 總物料衡算： ,F , ,n n D n Wq q q?? (51) 甲醇 物料衡算 [15]： , , ,qn F F D n D W n Wq x x q x? ? ? ? ? (52) 聯(lián)立方程 （ 1）（ 2）解得： ,2 1 8 .9 73 1 2 .6 6nDnWq km ol hq km ol h??? ?? 物性參數(shù)數(shù)據(jù)的計算 塔頂?shù)谝粔K板有關(guān)參數(shù)： 氣相流量：1, , ,( 1 ) 1 0 7 6 . 8 7n V n D n Fq R q q k m o l h? ? ? ? (53) 液相流量： , 1 , 3 2 6 .2 7 /n L n Dq R q km ol h?? (54) 計算得塔頂?shù)谝粔K板的氣相組成 為 1 ? ，液相組成為 1 ? 氣相平均摩爾質(zhì)量為 1 0 . 9 9 9 3 2 . 0 4 0 . 0 0 1 1 8 . 0 2 3 2 . 0 3VM k g k m o l? ? ? ? ? 液相平均摩爾質(zhì)量為 1 0 . 9 9 5 3 2 . 0 4 0 . 0 0 5 1 8 . 0 2 3 1 . 9 7 /LM k m o l k g? ? ? ? ? 氣相密度為 11 32 .03 340VV PM k g mRT? ?? ? ?? (55) 查資料得 67℃ 時，水的密度為 3kgm ，甲醇的密度為 3kgm 則液相密度為 1 39 7 9 . 4 0 . 0 0 5 7 5 2 . 9 0 . 9 9 5 7 5 4 . 0L k g m? ? ? ? ? ? 由1l g 0 . 0 0 5 l g 0 . 4 3 1 0 . 9 9 5 g 0 . 3 1 8L L? ?? (56) 可計算出液體的黏度為1 mPa s? ? 同理，進(jìn)料