【正文】 33℃，故液體帶出熱量；Q′′出冷凝器=33=于是由冷卻水帶走熱量：Q冷卻水=+（+）=則冷凝器熱平衡如表522。表520 冷凝器出口各氣體組分的顯熱組分COCO2H2N2CH4ArCH3OH合計(jì)比熱容，J/（mol?℃）氣量，Nm3/h kmol/h熱量，kJ/（h?℃）表521 冷凝器出口液體熱量組分CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18H2O合計(jì)液體比熱容，kJ/（kg?℃）流量，kg/h熱量，kJ/（h?℃）表522 冷凝器熱平衡表帶入熱量，kJ/h帶出熱量，kJ/h氣體顯熱冷凝熱合計(jì)氣體顯熱液體帶熱冷卻水帶熱合計(jì)⑤冷凝器用水量已知：冷凝器冷卻水溫度為27℃，回水溫度為40℃。則：冷凝器需冷卻水量為：第六章 甲醇精餾工序工藝計(jì)算、熱量衡算預(yù)塔操作條件：%（以二甲醚計(jì)）、%、%（包括高沸點(diǎn)乙醇、烷烴等雜質(zhì)、計(jì)算時(shí)以水計(jì)）。，將燒堿配制成含NaOH2%～5%溶液連續(xù)補(bǔ)入預(yù)塔中。（1）進(jìn)料量①甲醇＝粗甲醇小時(shí)量甲醇含量甲醇量＝＝②水＝粗醇小時(shí)量粗甲醇含水量＝=③燒堿=精甲醇小時(shí)量堿耗量==④堿液（以含5%NaOH計(jì)算）帶入水量=堿液量燒堿量==⑤軟水（成蒸汽冷凝液水）量：按粗醇量20%計(jì)。粗醇小時(shí)量20%補(bǔ)入燒堿帶入水量==⑥輕餾分量=粗醇小時(shí)量輕餾分含量==⑦主塔來(lái)的低沸點(diǎn)物量=預(yù)塔進(jìn)料3%==（2）出料量① 甲醇：水（粗醇帶入水、補(bǔ)充軟水、堿液中帶入水）=++=② 燒堿：③ 輕餾分：④ 初餾物：（與主塔來(lái)的低沸點(diǎn)物相同）：進(jìn)、出物料平衡表列于表61。表61 預(yù)塔全塔物料平衡表物料進(jìn)料，kg/h出料，kg/h甲醇水NaOH輕餾分小計(jì)甲醇水NaOH輕餾分小計(jì)粗甲醇?jí)A液續(xù)表61 預(yù)塔全塔物料平衡表物料進(jìn)料，kg/h出料，kg/h甲醇水NaOH輕餾分小計(jì)甲醇水NaOH輕餾分小計(jì)冷凝水初餾物合計(jì)（1）預(yù)塔操作條件：塔頂溫度：65℃ ；塔底溫度：80℃ ；進(jìn)料溫度：68℃ ；回流液溫度：60℃ ；軟水：68℃；回流比：（一般0.～）。[11]（2）預(yù)塔全塔熱平衡計(jì)算①帶入熱量：見(jiàn)表62Q入熱=Q粗甲醇+Q軟水+Q低沸點(diǎn)物+Q回流液+Q加熱蒸汽 （61）于是Q入熱=++++Q加熱蒸汽=+ Q加熱蒸汽表62 預(yù)塔帶入熱量入熱項(xiàng)目粗甲醇軟水回流液主塔來(lái)低沸點(diǎn)物加熱蒸汽組分二甲醚甲醇水外補(bǔ)水堿液甲醇甲醇水流量kg/h溫度℃686868686363比熱容kJ/（kg?℃）熱焓kJ/kg熱量kJ/hQ加熱蒸汽②帶出熱量：見(jiàn)表63。Q出熱=Q二甲醚+Q預(yù)后甲醇+Q回流液+Q熱損失+Q初餾物 （62） Q出熱=+++++ =+由Q入熱=+Q加熱蒸汽=+（+ Q加熱蒸汽）得Q加熱蒸汽=（不計(jì)蒸汽冷凝水的顯熱）為每t粗甲醇脫除輕餾分所需蒸汽量為塔底蒸汽量/粗醇小時(shí)量=匯總表663，得預(yù)塔全塔熱平衡表64。表63 預(yù)塔物料帶出熱量出熱部位塔頂預(yù)后粗甲醇初餾物熱損失組分二甲醚回流液甲醇甲醇水（堿液）甲醇以5%計(jì)流量，kg/h液體比熱容，kJ/（kg℃）氣體冷凝熱，kJ/kg溫度，℃6565808065熱量，kJ/h表64 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塔頂加入冷凝液及堿液塔頂回流液甲醇蒸汽塔頂回流液入熱塔底預(yù)后粗甲醇主塔低沸點(diǎn)物熱側(cè)線初餾物采出加熱蒸汽熱損失總?cè)霟峥偝鰺幔?）熱量衡算①物料帶入熱Q入熱：即為表63中二甲醚（輕餾分）、回流液甲醇和初餾物的熱量之和Q入熱= Q二甲醚+Q回流液+Q熱損失 （63）=②物料帶入熱Q出熱：包括回流液、初餾分、輕餾分和熱損失。Q出熱= Q二甲醚+Q初餾物+Q回流液+Q熱損失 （64） Q回流液=回流量甲醇比熱容溫度=65=Q初餾分=初餾分量甲醇比熱容溫度 =65 =Q二甲醚=輕餾分量（二甲醚比熱容溫度+二甲醚氣冷凝熱） =（65+） =Q熱損===于是Q出熱=（2）冷卻水用量物料帶入熱與物料帶出熱之差，所余熱量由水冷卻。冷凝水進(jìn)冷凝器溫度為25℃；出冷凝器溫度為35℃。于是Q余熱=Q入熱Q出熱= =則用水量G1==每t粗醇脫除輕餾分需冷卻水量（G′1）為=、熱量衡算（1）進(jìn)料量：包括預(yù)后甲醇和回流液①主塔進(jìn)料量=預(yù)塔總出料量輕餾分預(yù)塔初餾物=②回流液量：回流比取進(jìn)料量的2倍，總進(jìn)料量=主塔進(jìn)料量+回流液量 =+=（2）出料量①高沸點(diǎn)物采出量：物中含甲醇83%，水及其它高沸點(diǎn)物為17%（計(jì)算時(shí)以水計(jì)）。則其采出量為預(yù)塔進(jìn)料量3%==其中含甲醇=83%=含水=17%=②低沸點(diǎn)物采出量：%～99%，油溶性雜質(zhì)1%～%，～。計(jì)算時(shí)以100%甲醇計(jì)，占預(yù)塔進(jìn)料量3%。其采出量為預(yù)塔進(jìn)料3%==經(jīng)計(jì)量后送預(yù)塔進(jìn)一步回收甲醇。③殘液排放量：包括水、堿、甲醇及高沸點(diǎn)物等，其中甲醇含量為1%，計(jì)算時(shí)以水計(jì)。設(shè)殘液排放量為xkg/h，則方程式為 x=預(yù)后甲醇中的水量+堿量+殘液中甲醇含量高沸點(diǎn)物采出量中水含量 x=++解得：x=其中含甲醇=1%= ④成品精甲醇量：即采出精甲醇量精甲醇量=預(yù)后甲醇量低沸點(diǎn)物采出量高沸點(diǎn)物采出甲醇含量殘液中甲醇含量 ==⑤回流流量：于是，主塔進(jìn)、出物料平衡表如表65。主塔操作條件：塔頂溫度：67℃；塔底溫度：112℃；回流液溫度：65℃；進(jìn)料溫度：86℃；成品精甲醇溫度：69℃。（1）主塔全塔熱量平衡計(jì)算①帶入熱量：根據(jù)物料和條件計(jì)算，列表66。Q入熱=Q預(yù)后甲醇+Q回流液+Q加熱蒸汽 （65）于是Q入熱=++Q加熱蒸汽 =+Q加熱蒸汽表65主塔進(jìn)、出物料平衡表物料入料量，kg/h出料量，kg/h預(yù)后甲醇回流量高沸點(diǎn)物低沸點(diǎn)物殘液成品精甲醇回流量甲醇H2ONaOH小計(jì)合計(jì)表66 主塔全塔帶入熱量計(jì)算物料預(yù)后甲醇回流液加熱蒸汽組分甲醇水堿液甲醇水流量，kg/hG加熱蒸汽溫度，℃86868665比熱容，kJ/（kg℃）汽化熱，kJ/kg熱量，kJ/hQ加熱蒸汽總熱量，kJ/hQ加熱蒸汽②帶出熱量：根據(jù)物料和已知條件計(jì)算，列表67。Q出熱=Q成品精甲醇+Q殘液+Q高沸點(diǎn)物+Q低沸點(diǎn)物+Q回流液+Q熱損失 （66）表67 主塔全塔帶出熱量物料精甲醇?xì)堃焊叻悬c(diǎn)物低沸點(diǎn)物回流液熱損失組分甲醇甲醇水堿液甲醇水甲醇甲醇按5%計(jì)流量，kg/h溫度，℃6911211211275756565比熱容，kJ/（kg?℃）汽化熱，kJ/kg熱量，kJ/h總熱量，kJ/h于是Q出熱=+++++ =+因Q入熱=Q出熱+Q加熱蒸汽=+（+Q加熱蒸汽）得Q加熱蒸汽=每t精甲醇耗蒸汽為加上預(yù)塔脫輕餾分所耗蒸汽，則1t精甲醇總汽耗為：+=。（1）主塔冷凝器冷卻水的用量①帶入熱：表67中回流液和低沸點(diǎn)物的熱量之和。即Q入熱=②帶出熱：表66中回流液熱、低沸點(diǎn)物帶出熱和熱損失。即：Q出熱=Q回流液+低沸點(diǎn)物采出量甲醇比熱容溫度+Q熱損 =+65+ =于是Q余熱=Q入熱Q出熱=③冷卻水用量（G2）：冷卻水進(jìn)冷凝器溫度25℃；出冷凝器溫度35℃。 G2=每t精甲醇用水量（G′2） G′2=（2）成品精甲醇冷卻水用量①精甲醇帶入熱量：Q入熱=甲醇量甲醇比熱容入口溫度 =334369 =②精甲醇帶出熱量：Q出熱=甲醇量甲醇比熱容出口溫度 =334340=③熱損失：Q熱損=Q入熱==Q余熱=Q入熱Q出熱Q熱損= =所需冷卻水量G3=合每t精甲醇用水量（G′3）G′3=（3）精餾工序冷卻水總用量和每t精甲醇用冷卻水量①總用水量（G總）：包括預(yù)塔冷凝器用水量（G1）、主塔冷凝器用水量（G2）和精甲醇冷凝器用水量（G3）。G總= G1+G2+G3 （67） =++=③每t精甲醇用水量（G精甲醇）G精甲醇= G′1+G′2+G′3 =++ =第七章 冷凝器的設(shè)計(jì)已知條件：主塔塔頂冷凝器中回流液（甲醇），105kg/h，回流液溫度65℃→40℃，冷卻水溫度25℃→35℃。（1）估算傳熱面積，初選換熱器型號(hào)①基本物性數(shù)據(jù)的查取回流液的定性溫度 ℃冷卻水的定性溫度 ℃物性參數(shù)如表71。表71 物性參數(shù)[12]名稱(chēng)密度ρKg/m^3定壓比熱CpKJ/（Kg℃）導(dǎo)熱系kW/（m℃）粘度μPas甲醇104冷卻水104②計(jì)算總傳熱系數(shù)Ⅰ.熱流量Q0==Ⅱ.平均傳熱溫差℃Ⅲ.冷卻水用量Wi=Ⅳ.確定流體的流徑熱流體為甲醇，冷流體為水，為使甲醇通過(guò)殼壁面向空氣中散熱提高冷卻效果，令甲醇走殼層，水走管程。Ⅴ.計(jì)算平均溫度差暫按單殼程雙管程考慮，先求逆流平均溫度差甲醇 65→40冷卻水 35←25Δt 30℃ 15℃計(jì)算R、P 由R、P值查圖可知，〉則===℃Ⅵ.選K值，估算傳熱面積，參考附錄二十六，取K=1800W/（m2℃）=（S選==）Ⅶ.初選換熱器型號(hào)由于兩流體溫差小于50℃，可選用固定管板式換熱器，初選換熱器型號(hào)為：JB/T4715—92，主要參數(shù)如表72。[13]表72 主要參數(shù)外殼直徑273mm公稱(chēng)壓力公稱(chēng)面積管子尺寸φ192管子數(shù)65管長(zhǎng)2000mm管中心距25mm管程數(shù)Np1管子排列方式正三角形管程流通面積實(shí)際換熱面積：S0=nπd0（）=65（）=采用此換熱面積的換熱器，則要求過(guò)程的總傳熱系數(shù)為：=W/（m2℃）選用φ192傳熱管，依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)：（根），按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為：，傳熱管數(shù)太多不合適。所以宜選取換熱管長(zhǎng)3米，S′=，n=15單管程的3個(gè)換熱器。 實(shí)際傳熱面積：S″=3S0=nd0（）=315（）=，，符合要求。[14]總傳熱系數(shù)：K=（m2?℃），在1400～2840之間，符合要求。③核算壓降①管程壓強(qiáng)降：∑ΔPi=（ΔP1+ΔP2）FtNsNp其中Ft= ，Ns=1，Np=1（湍流）對(duì)于碳鋼管，取相對(duì)粗糙