【文章內(nèi)容簡介】 (V)% 9 由表 22 到表 210 可得表 211。 表 211 甲醇生產(chǎn)物料平衡匯總表 組分 新鮮氣 循環(huán)氣 入塔氣 出塔氣 醇后氣 流量 組成 流量 組成 流量 組成 流量 組成 流量 組成 Nm3 (v)% Nm3 (v)% Nm3 (v)% Nm3 (v)% Nm3 (v)% CO 19168.49 59 95 9 7 99 9 3 08 CO2 8 4 7 0 8 4 3 2 3 H2 44499.25 92 194984.013 79.31 239349.67 16 198114.475 15 98 57 N2 5 9 3 6 9 5 5 Ar 1 0 5 6 2 5 CH4 38 9 52 2 3 3 5 7 CH3OH 8 1 8 9 8 4 C4H9OH 1 (CH3)2O H2O 微量 / 17 甲醇合成塔 分離器 貯 罐 冷 凝 1 8 6 2 合計 65718.11 100 245850.474 100 311588.295 100 272452.787 100 08 100 根椐計算結(jié)果，可畫出甲醇生產(chǎn)物流圖，如：圖 21 甲醇生產(chǎn)物流圖 粗甲醇精餾的物料平衡計算 1. 預(yù)塔的物料平衡 (1).進料 甲醇： 。根據(jù)以上計算列表 212 表 212 組分 甲醇 二甲醚 異丁醇 水 合計 流量： kg/h 組成：(wt)% 100 ：據(jù)資料，堿液濃度為 8%時，每噸粗甲醇消耗 kg 的 NaOH。則消耗純 NaOH： ? ? kg/h 18 換成 8%為： % = kg/h ：據(jù)資料記載。軟水加入量為精甲醇的 20%計，則需補加軟水： ? 20%? (18%)= kg/h 據(jù)以上計算列表 213。 表 213 預(yù)塔進料及組成 物料量： kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合計 粗 甲醇 4 堿液 軟水 合計 4 5 (2).出料 。甲醇： kg/h 。粗甲醇含水： 堿液帶水： kg/h 補加軟水： kg/h 合計： ： kg/h ： kg/h 由以上計算列表 214。 表 214 預(yù)塔出料流量及組成 物料量：kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合計 塔頂 19 塔底 5 合計 5 2 主塔的物料平衡計算 (1).進料 加壓塔。預(yù)后粗甲醇： kg/h 常壓塔。 ? 2/3= kg/h (2).出料 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%。 A. 加壓塔。塔頂： ? 2/3= 塔釜： B. 常壓塔。塔頂： ? 1/3? 99%= kg/h 塔釜：甲醇 水 NaOH 高沸物 kg/h： 總出料：由以上計算。得表 215 甲醇精餾塔物料平衡匯總表：單位： kg/h +++++= 得表 215 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 根椐計算結(jié)果可畫出粗甲精餾物 流圖，見圖 22。 20 預(yù)精餾塔 加壓精餾塔 常壓精餾塔 圖 22 粗甲醇精餾物流圖 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計算 合成塔能量計算 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 416。 表 216 5MPa， 220℃ 下入塔氣除 (CH3OH)熱容 組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 合計 流量：Nm3 7 8 7 3 5 5 6 比熱：kJ/kmol℃ / 熱量：kJ/℃ 5 9 9 1 9 21 查得 220℃ 時甲醇的焓值為 kJ/kmol，流量為 Nm3。 所以： Q 入 =?+? 220=+ = kJ 出塔氣熱容 除 (CH3OH)見表 417。 表 217 5MPa， 220℃ 下 出塔氣 除 (CH3OH)熱容 組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 C4H9OH (CH3)2O H2O 合計 流量：Nm3 17145.49 03 198114.48 89 62 11941.63 2185.08 07 比熱：kJ/kmol℃ / 熱量：kJ/℃ 11579.35 0 130521.96 8 9 12951.53 4088.59 1 查得 250℃ 時甲醇的焓值為 kJ/kmol，流量為 Nm3。 所以： Q 出 =? +? 250=+ = kJ 由反應(yīng)式得 :Q 反應(yīng) =[ ? + ? + ? + ? + ? ()] ? 1000 =(+++)? 1000 =87556320 kJ Q 熱損失 =(Q 入 ＋ Q 反應(yīng) ) ? 5%=(+87556320) ? 5% = kJ 所以：殼程熱水帶走熱量 Q 傳 = Q 入 + Q 反應(yīng) Q 出 Q 熱 =+ 22 = kJ 又： Q 傳 =G 熱水 r 熱水 所以 :G 熱水 = = kg/h 即時產(chǎn)蒸氣： = 常壓精餾塔能量衡算 Xf=)(32)(32)( ????= 查《化工工藝設(shè)計手冊》 ,甲醇露點溫度 t=℃ ? 75℃ 操作條件：塔頂 75℃ ，塔釜 105℃ ，進料溫度 124℃ ，回流液溫度 40℃ ，取回流液與進料的比例為 4:1。 1.帶入熱量見表 218。 表 218 常壓塔入熱 物料 進料 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 Q 入 =Q 進料 +Q 回流液 +Q 加熱 =+++Q 加熱 =+ Q 加熱 2.帶出熱量見表 219。 表 219 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 23 常壓精餾塔 流量： kg/h 溫度： ℃ 75 75 105 105 比熱：kJ/kg℃ 潛熱： kJ/kg 熱量 :kg/h 4 4 5%Q 入 所以： Q 出 ＝ ＋ ＋ ＋ ＋ 5%Q 入 =+5%Q 入 因為： Q 出 ＝ Q 入 所以： Q 入 = Q 出 =所以： Q 蒸汽 =已知水蒸氣的汽化熱為 kJ/kg 所以：需蒸汽 G3 蒸汽 = = kg/h 甲醇蒸汽 75℃ 40℃ 水 回流甲醇 加壓塔底液體 40℃ 30℃ 水 120℃ 甲醇蒸汽 40℃ 115 ℃ 精甲醇 冷凝液 殘液 105℃ 甲醇 115℃ 圖 23 常壓塔物流圖 3.冷卻水用量計算 對 熱 流 體 ： Q 入 ＝ Q 產(chǎn) 品 精 甲 醇 +Q 回流液 =+ = 24 Q 出 = Q 精甲醇 (液 )+Q 回流液 (液 ) =? 40? += Q 傳 =? (15%)=所以：冷卻水用量 G3 水 =)3040( ???= t 水 /h 所以：每噸精甲醇消 耗 G’3 水 = = 水 /t 精甲醇 4.常壓塔精餾段熱量平衡見表 220。 表 220 精餾段熱量平衡表 帶入熱量： kJ/h 帶出熱量： kJ/h 加壓塔來的甲醇： 采出熱量精甲醇： 塔底供熱： 內(nèi)回流： g 內(nèi)