年產(chǎn)5萬噸甲醇雙塔精餾項目設(shè)計方案(編輯修改稿)
2025-05-22 22:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 0%甲醇計算為： 殘液排放：包括水、堿、甲醇及高沸點物等，其中甲醇含1%，設(shè)殘液量為X，則：預(yù)后甲醇中水量＋堿量+高沸物+殘液中的甲醇量 解得 釜殘液中甲醇為：塔頂甲醇為：釜液中： 甲醇 水 NaOH 高沸物 根據(jù)以上計算得到表: 甲醇精餾塔物料平衡匯總（單位：kg/h）成分物料常壓塔出料常壓塔釜出料主塔回流液采出甲醇NaOH水高沸物合計 熱量衡算 預(yù)塔的熱量衡算（1）帶入熱量 取回流液與進(jìn)料量之比為1:4。 帶入熱量進(jìn)熱項目粗甲醇軟水堿液回流液熱蒸汽成分二甲醚甲醇水異丁醇水堿+水甲醇水流量kg/h溫度℃65656565787860比熱kJ/kg℃焓kJ/kg熱量kJ/hQ蒸汽有：Q入＝Q粗甲醇＋Q軟水＋Q回流液＋Q蒸汽＝＋＋＋＋＋＋＋Q蒸汽＝＋Q蒸汽（2）帶出熱量 帶出的熱量出熱部分塔頂塔底熱損失成分二甲醚回流液甲醇水＋（堿液）以5%計液體比熱kJ/kg℃流量kg/h液體冷凝熱kJ/kg溫度℃64648282熱量kJ/h5%Q入那么：Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q預(yù)后甲醇＋Q損＝＋＋＋＋5%Q人＝＋5%Q入根據(jù)能量守恒：Q入＝Q出 (31)既：Q入＝＋5%Q入則：Q入＝Q出＝所以 Q蒸汽＝則需要蒸汽量為： 根據(jù)以上計算的結(jié)果列出預(yù)塔熱量平衡表: 預(yù)塔熱量平衡表帶入熱量kJ/h帶出熱量kJ/h塔側(cè)粗甲醇入熱塔頂二甲醚出熱塔頂加入冷凝殘液入熱塔頂回流甲醇蒸汽塔頂回流液入熱塔底預(yù)后粗甲醇加熱蒸汽熱損失總?cè)霟峥偝鰺崂鋮s水用量計算假設(shè)入口冷卻水的溫度為30℃，出口冷卻水的溫度40℃，則：Q入＝Q甲醇＋Q甲醇蒸汽＝＋＝Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q損失＝＋＋＝Q傳＝Q入－Q出＝－＝又因為:Q傳＝G1水（40－30）＝所以得到 G1水＝ 主塔的熱量衡算設(shè)計的操作條件為：塔頂溫度65℃，塔釜溫度105℃，進(jìn)料溫度70℃，回流液溫度為40℃，冷卻水進(jìn)口溫度30℃，出口溫度40℃。（1）物料帶入熱量 物料帶入熱量表物料進(jìn)料回流液再沸器加熱組分甲醇水＋堿甲醇流量kg/h溫度℃707040比熱kJ/kg℃熱量kg/hQ加熱那么：Q入＝Q進(jìn)料＋Q回流液＋Q加熱＝+++ Q加熱＝+ Q加熱（2）物料帶出熱量 物料帶出熱量表物料精甲醇回流液釜液熱損失成分甲醇甲醇甲醇水＋堿流量kg/h溫度℃6565105105比熱 kJ/kg℃潛熱kJ/kg熱量kJ/h5%Q入那么：Q出＝Q精甲醇＋Q回流液＋Q釜液＋Q熱損失＝＋+++5%Q入＝+5%Q入 根據(jù)能量守恒 有 Q入＝Q出即： Q入＝+5%Q入 則： Q入＝Q出＝所以 Q蒸汽＝ KJ/kg ，則需要蒸汽量： 冷卻水用量計算： 對于熱流體：Q入＝Q產(chǎn)品精甲醇+Q回流液＝+＝Q出＝Q精甲醇液＋Q回流液＝40+＝Q傳＝Q入（1－5%）－Q出＝95%－＝所以冷卻水的用量為： 精餾系統(tǒng)能量結(jié)果匯總（1）外加蒸汽總量為：G蒸汽＝G1蒸汽＋G2蒸汽＝＋ ＝（2）冷卻水總量為：G水＝G1水＋G2水＝＋ ＝（3）熱量平衡匯總見下表： 精餾系統(tǒng)能量衡算總表項目物流預(yù)塔主塔帶入熱量kJ/h進(jìn)料回流加熱合計帶出熱量kJ/h塔頂出料塔釜出料熱損失合計第4章 精餾塔和接管的設(shè)計 設(shè)計任務(wù)和條件：（1）%（2）釜殘夜甲醇含量約為1%（3）生產(chǎn)能力為年產(chǎn)5萬噸精甲醇產(chǎn)品（4）操作條件： 單層塔板壓降： 塔頂溫度： 65℃ 塔底溫度： 105℃ 回流液溫度： 40℃ 進(jìn)料溫度： 70℃ 設(shè)計方案的確定本設(shè)計任務(wù)為分離甲醇和水的混合物。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用常壓下的連續(xù)精餾裝置。本設(shè)計采用泡點進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全冷器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送入儲罐。該物系屬于易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲槽。 塔板數(shù)的確定 各點的甲醇摩爾分?jǐn)?shù)（1）預(yù)后甲醇中的甲醇摩爾分?jǐn)?shù) （41） （2）精甲醇中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù) （42） （3）殘液中的甲醇摩爾分?jǐn)?shù) （43） 處理能力進(jìn)料量： （44）精餾段物料量： （45）提餾段物料量: （46） 最小理論板數(shù)Nmin （1）平均揮發(fā)度 查數(shù)據(jù)手冊得到以下數(shù)據(jù)[14]：甲醇的飽和蒸汽壓：105℃ 70℃ 65℃水的飽和蒸汽壓： 105℃ 70℃ 65℃由下面公式計算： = （47）65℃時為： 70℃時為： 105℃時為： 平均揮發(fā)度： （2）最小理論板數(shù)（不含再沸器）已知：XD＝，XW＝。 根據(jù)芬斯克公式[15]得：塊 最小回流比因為是泡點進(jìn)料，所以q=1，Xq=XF=。則最小回流比為: 取回流比為最小回流比的2倍，則： 理論板數(shù)根據(jù)；查吉利蘭關(guān)聯(lián)圖[16]得到：則： 解得：N＝16塊 進(jìn)料位置塊圓整后?。?，所以適宜的進(jìn)料位置在第四塊板。 全塔效率的估算全塔平均溫度為：℃在溫度85℃下查得水的粘度[14]：在溫度85℃下查得甲醇的粘度[14]：那么： （48） 全塔效率為： （49） 實際板數(shù)實際進(jìn)料板： 塊 （410）圓整后取9塊實際板數(shù)為： 塊 （411）圓整后取32塊，本設(shè)計采用32塊板。主要原因有：原料液粗甲醇不是簡單的甲醇和水的混合物，還有與甲醇相對揮發(fā)度較小的組分；選用的塔板數(shù)較多可以減小塔徑，但一定會造成塔高過高，對塔的制造成本較高，操作的成本也會較高。 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù) 操作壓力及溫度（1）操作壓力進(jìn)料板壓力： 精餾段平均壓力： 塔釜板壓力： 提餾段平均壓力： （2）操作溫度 甲醇和水的安托尼系數(shù)安托尼系數(shù)ABCMin～MaxHO10～168CH3OH16～91依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中甲醇、水的飽和蒸氣壓由安托尼方程計算。則HO的安托尼方程[17]： （412）CHOH的安托尼方程[17]： （413）由泡點方程試差[17]可得當(dāng) =℃時 同理可求出 =70℃時 =105℃時 所以： 塔頂溫度 tD=65℃進(jìn)料板溫度 t=70℃塔釜溫度 t=105℃則：精餾段平均溫度為：
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