【正文】 Np其中Ft= ，Ns=1，Np=1（湍流）對(duì)于碳鋼管，取相對(duì)粗糙度ε。③核算壓降①管程壓強(qiáng)降：∑ΔPi=（ΔP1+ΔP2）Ft 實(shí)際傳熱面積：S″=3S0=nd0（）=315（）=，符合要求。℃）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。℃）=（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。s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?！妫?dǎo)熱系kW/（m（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。 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）。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。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。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。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。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%～%，～。冷凝水進(jìn)冷凝器溫度為25℃；出冷凝器溫度為35℃?！妫怏w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(xiàn)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.～）。（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)。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)）。因冷凝器出口液體溫度為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。因冷凝器氣體出口溫度為33℃，所以出口氣體熱量為Q′出冷凝器=33=④冷凝器出口氣體帶走熱量Q′′出冷凝器Q′′出冷凝器=∑（G′′FCp）T出口 （516）式中：G′F—冷凝器出口各氣體組分摩爾流量；kmol/h；Cp—出口氣體各組分比熱容，J/（mol?℃）；T出口—冷凝器出口氣體溫度，℃。Cp）T出塔= （515） 式中：GF —進(jìn)冷凝器各組分摩爾流量；kmol/h； Cp—各氣體組分比熱容，J/（mol?℃）；T出—出合成塔氣體溫度，℃。根據(jù)表59數(shù)據(jù)計(jì)算得出塔各組分及冷凝放熱量如表519所示。①氣體冷凝放熱Q冷凝=G（2）熱平衡計(jì)算查手冊(cè)得，冷凝器氣體出口溫度33℃，粗甲醇中各組分物理常數(shù)如表518所示。全塔熱平衡如表517所示。表516 甲醇合成塔出塔各組分的比熱和熱量組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHC4H9OH（CH3）2OC8H18H2O合計(jì)比熱容，kJ/（kmol?℃）氣量Nm3/hkmol/h出塔熱kJ/（h?℃）（5）合成塔全塔熱損失計(jì)算由設(shè)定的計(jì)算條件給出全塔熱損失為5%，因此損失熱量為：Q熱損失 =（Q入塔+Q反應(yīng)）5%=（ + ） 5% = 5%=。表515 甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)熱組分CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18CH4CO合計(jì)生成熱kJ/mol生成量Nm3/hkmol/h反應(yīng)熱kJ/h（4）合成塔出口總熱量計(jì)算查手冊(cè)得甲醇合成塔出口狀態(tài)下各組分的比熱容，根據(jù)甲醇合成塔出口的物料流量制成的表，并按Q出塔=G出塔Cm入，分別計(jì)算出出塔各組分的熱量，如表516所示。表514 甲醇合成塔入塔各組分的比熱容和熱量組分COCO2H2N2CH4ArCH3OH合計(jì)比熱容，kJ/（kmol?℃）入塔量Nm179?！?；Tm入G出—進(jìn)出合成塔物料量，kmol/h；Cm入Tm出） （511）式中：∑Q入—入塔氣熱量，kJ/h；∑Q出—出塔氣熱量，kJ/h；∑Qr —合成塔反應(yīng)熱，kJ/h；∑Qf —合成塔熱損失，kJ/h。Tm入） （510） ∑Q出=∑（G出（1）全塔熱平衡方程式∑Q入＋∑Qr=∑Q出＋∑Qf （59） ∑Q入=∑（G入續(xù)表59 甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成組分COCO2 H2N2CH4ArCH3OHC4H9OH（CH3）2OC8H18H2O合計(jì)出分離器液體量，Nm3/h（氣態(tài)）組成，%重量，kg/h組成，%表510 甲醇馳放氣流量與組成組分COCO2H2N2CH4CH3OH合計(jì)馳放氣流量，Nm3/h組成，%表511 精煉氣流量與組成組分H2N2CH4Ar合計(jì)精煉氣流量，Nm3/h組成，%表512 氨合成塔物料平衡表消耗分類(lèi)反應(yīng)消耗或損耗反應(yīng)生成NH3合計(jì)H2N2CH4Ar精煉氣，Nm3/h溶解損耗，Nm3/h小計(jì)合成反應(yīng)消耗，Nm3/h吹出氣，Nm3/h氨擴(kuò)散損耗，Nm3/h合成氨產(chǎn)量，Nm3/h kg/h匯總物料平衡各過(guò)程，得平衡匯總表513。醇后氣經(jīng)精煉得精煉氣流量與組成如表511。醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成如表59。表57 甲醇合成塔入塔氣量及其組成組分COCO2H2N2CH4ArCH3OH小計(jì)流量，Nm3/h組成，%甲醇合成塔出塔氣流量及組成計(jì)算因?yàn)镚醇出塔=G醇入塔G醇反應(yīng)+G醇G醇副反應(yīng)+G醇副產(chǎn)物，根據(jù)表5表54，得表58為甲醇合成塔出塔氣流量及組成。故得循環(huán)氣各組分的量如表56所示。表55 進(jìn)甲醇合成塔新鮮氣（G新鮮氣）組成組分COCO2H2N2CH4Ar小計(jì)合成甲醇消耗，Nm3/h（）合成氨消耗，Nm3/h新鮮氣消耗量，Nm3/h新鮮氣組成，%表54 粗甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及其組成序號(hào)消耗方式單位消耗原料氣組分合成反應(yīng)生成物組分小計(jì)，Nm3COCO2H2N2CH4CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18H2O消耗量生成量1（52）生成甲醇kmol/m32（55）生成高級(jí)醇kmol/m33（53）生成二甲醚kmol/m34（54）生成甲烷kmol/m35（56）CO2逆變換km