【文章內(nèi)容簡介】 100 重量 kg 27751.34 組成(wt)% 100 甲醇馳放氣流量及組成見表 29。 表 29 甲醇馳放氣流量及組成 組成 CO CO2 H2 CH4 Ar CH3OH H2O 合計 15 流量：Nm3/h 微 組成：(V)% 100 粗甲醇貯罐氣流量及組成風表 210。 表 210 貯罐氣組成、流量 組成 CO CO2 H2 CH4 Ar CH3OH N2 合計 流量 ：Nm3/h 0 組成：(V)% 0 100 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 CO2 H2 N2 Ar CH4 CH3OH C4H9OH (CH3)2O 16 甲醇合成塔 分離器 貯 罐 冷 凝 H2O 微量 / 合計 100 100 100 100 100 根椐計算結果，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. 預塔的物料平衡 (1).進料 ： 。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 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： 17 ? 20%? (18%)= kg/h 據(jù)以上計算列表 213。 表 213 預塔進料及組成 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： 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 預塔出料流量及組成 物料量：kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合計 塔頂 塔底 合計 2 主塔的物料平衡計算 (1).進料 18 預精餾塔 加壓精餾塔 常壓精餾塔 加壓塔。預后粗甲醇： 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 根椐計算結果可畫出粗甲精餾物流圖，見圖 22。 19 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 比熱：kJ/kmol℃ / 熱量：kJ/℃ 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： 20 Nm3 比熱：kJ/kmol℃ / 熱量：kJ/℃ 查得 250℃ 時甲醇的焓值為 kJ/kmol，流量為 Nm3。 所以： Q 出 =? +? 250=+ = kJ 由反應式得 :Q 反應 =[ ? + ? + ? + ? + ? ()] ? 1000 =(+++)? 1000 =87556320 kJ Q 熱損失 =(Q 入 ＋ Q 反應 ) ? 5%=(+87556320) ? 5% = kJ 所以：殼程熱水帶走熱量 Q 傳 = Q 入 + Q 反應 Q 出 Q 熱 =+ = 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)( ????= 21 查《化工工藝設計手冊》 ,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 流量： kg/h 溫度： ℃ 75 75 105 105 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 所以： Q 入 = Q 出 = 22 常壓精餾塔 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 =+ =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) (67? +) 內(nèi)回流： g 內(nèi) (67? ) 23 總入熱： + 內(nèi) 總出熱： + 內(nèi) 所以：總入熱 =總出熱