【正文】 分數(shù)：進料液相中甲醇的摩爾分數(shù)：精甲醇中甲醇的摩爾分數(shù)：殘液中甲醇的摩爾分數(shù)：進料液的平均摩爾質量：Mf＝XfM甲醇＋（1－Xf=）M水＝32＋（1－）18＝同理可求得：餾出液的平均摩爾質量：Md＝釜殘液的平均摩爾質量：Mw＝⑵ 操作溫度和壓力精餾段 平均溫度：1/2（70＋65）＝℃ 入口壓力（表壓）：（106－106）69/85＋106＝ kPa 平均壓力（表壓）：1/2（103＋10103） ＝提餾段 平均溫度：1/2（70＋105） ＝℃ 平均壓力（表壓）：1/2（103＋70103） ＝ 塔板數(shù)的計算 處理能力 精餾段物料量[12]： 提餾段物料量： 最小理論板數(shù)Nm 先求平均揮發(fā)度：查數(shù)據(jù)手冊得到以下數(shù)據(jù)：甲醇的飽和蒸汽壓[1]，105℃ 70℃ 水的飽和蒸汽壓[11]，105℃ 70℃ 已知：Xd＝，Xw＝。 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)常壓塔精餾的能量守恒 有 Q入＝Q出 即 ＋Q加熱＝＋5%（＋Q加熱）解得 ： Q加熱＝又因為常壓塔可供熱：Q供＝中壓蒸汽加熱量為：Q蒸汽＝Q加熱－Q供＝－＝所以得到所需蒸汽量： 冷卻水用量計算對熱流體：Q入＝ Q出＝Q精甲醇（液）＋Q回流液（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)能量結果匯總⑴ 外加蒸汽總量：G蒸汽＝G1蒸汽＋G2蒸汽＋G3蒸汽 ＝＋＋＝⑵ 冷卻水總量：G水＝G1水＋G3水 ＝＋ ＝⑶ 熱量平衡匯總如表312。表310 常壓塔入熱表物料進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kJ/hQ加熱 其他物質的熱量亦同上公式計算 Q入＝Q進料＋Q回流液＋Q加熱 ＝（＋）＋＋Q加熱 ＝＋Q加熱 ⑵ 物料帶出熱量常壓塔的出塔熱量如表311。表39 加壓塔精餾出熱表物料精甲醇回流液塔底出料熱損失組分甲醇甲醇甲醇水＋堿流量kg/h溫度℃115115124124比熱kJ/kg℃汽化熱熱量kg/h5%Q入 其他物質的熱量亦同上公式計算。表38加壓塔精餾入熱表物料進料回流液加熱蒸汽組分甲醇水＋堿液甲醇流量kg/h28650溫度℃100100115比熱kJ/kg℃熱量kJ/h9663645Q蒸汽總計kJ/hQ蒸汽 其他物質的熱量亦同上公式計算。表37 預塔熱量平衡表帶入熱量kJ/h帶出熱量kJ/h塔側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后粗甲醇加熱蒸汽熱損失總入熱總出熱冷卻水用量計算假設入口冷卻水的溫度為30℃，出口冷卻水的溫度40℃，℃ Q入＝Q甲醇＋Q甲醇蒸汽 ＝＋ ＝Q出＝Q二甲醚＋Q回流液＋Q損失 ＝＋＋224989295% ＝Q傳＝Q入－Q出＝－＝又因為 Q傳＝G1水（40－30）＝所以得到 G1水＝ 加壓塔的熱量衡算設計的操作條件為：塔頂?shù)臏囟?15℃，回流溫度為115℃，塔底的溫度為124℃，進料的溫度為82℃，甲醇溫度40℃。表35 預塔帶入熱量表進熱項目粗甲醇軟水回流液熱蒸汽成分二甲醚甲醇水異丁醇外補水堿液甲醇水流量kg/h28650溫度℃65656565787860比熱kJ/kg℃焓kJ/kg熱量kJ/h5512260Q蒸汽熱量計算公式： Q粗甲醇＝Q二甲醚+Q甲醇+Q水+Q異丁醇同理可得其他物質帶入的熱量Q入＝Q粗甲醇＋Q軟水＋Q回流液＋Q蒸汽 ＝＋5512260＋＋＋＋＋＋Q蒸汽＝＋Q蒸汽 ⑵ 出料熱量計算表36 物料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/h28650液體冷凝熱kJ/kg溫度℃64648282熱量kJ5%Q入其他物質的熱量亦同上公式計算。⑴ 進料加壓塔：預后粗甲醇 常壓塔：－286504/101/＝⑵ 出料A 加壓塔：塔頂 286504/101/＝ 塔釜 B 常壓塔：塔頂 286506/1099%1/＝ 釜液中：甲醇 水 kg/h NaOH 高沸物 以上計算結果如表34。表32 預塔進料組成表物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計粗甲醇28650堿液軟水合計28650⑵ 出料A 塔底：甲醇 28650kg/hB 塔底：水 粗甲醇含水： 堿液帶水： 軟水： 合計：C 塔底異丁醇及高沸物：D 塔頂二甲醚及低沸物：以上計算結果如表33。 表31 粗甲醇組成表成分CH3OH(CH3)2OC4H9OHH2O合計組成/%100 預精餾塔的物料衡算⑴ 進料A 粗甲醇：B 堿液：為了防止工藝管路和設備的腐蝕，先以8%的氫氧化鈉溶液和粗甲醇中的酸性物質反應，使其呈弱堿性，則消耗純氫氧化鈉：≈ 換成堿液：247。而部分冷凝器是為了冷卻產品。再沸器其作用可將塔內最后一塊板下的原料液加熱，使液體升溫至沸點發(fā)生汽化為蒸汽繼續(xù)上升，提供上升氣流，保證塔板的氣液相進行傳質。其中包括塔底原料液的再沸器、塔頂蒸汽的冷凝器、原料液的預熱器和產品的冷卻器等。綜上所述，本設計粗甲醇的精餾中，三個塔均采用F1型重閥浮閥塔。因為構造簡單，容易制造，浮閥塔的成本造價一般為泡罩塔的60%至80%，為篩板塔的120%至130%。因為氣液流過浮閥塔板時遇到的阻力比較小，所以氣體壓強降和板上的液面落差都比泡罩塔板小。因為上升氣體以水平方向吹入的液層，所以氣液接觸時間較長，而霧沫夾帶量比較小，板效率較高。因為閥片可以自由的升降來適應氣量的變化，所以維持正常的操作所容許的負荷波動范圍比泡罩塔和篩板塔都要寬。因為浮閥塔板既有較大開孔率，所以它的生產能力比泡罩塔大20%至30%，與篩板塔相近。可見V4型浮閥適合于減壓系統(tǒng)。對于V4型浮閥塔的特點是閥孔沖成向下面彎曲的文丘里形，來減少氣體通過浮閥塔板時的壓強降。F1型浮閥又分為輕閥和重閥：重閥采用厚度是2mm的薄板沖制，每個閥的質量約為33g；，每個閥的質量約為25g。當它氣量很小時氣體仍然能夠通過靜止開度的縫隙來鼓泡。在操作時，由閥孔上升氣流，經過閥片與塔板間間隙而和板上橫流的液體接觸。當氣速很低的時候，靠這三個定距片可以使閥片與塔板呈點接觸坐落在閥孔上，避免閥片啟閉不均與的脈動現(xiàn)象。其中F1型浮閥塔的閥片的本身有三條“腿”，將其插入閥孔后，各腿底腳扳轉90176。浮閥塔板結構的特點是在其塔板上開有很多大孔（其標準的孔徑為39mm），每個孔上還裝有一個能夠上下浮動的閥片。由于過去對于篩板塔的性能研究并不充分，認為操作不易穩(wěn)定，所以沒有普遍采用，直到20世紀的50年代初，對篩板塔結構和性能作了較充分的研究，認識到了只要設計合理和操作正確，同樣可以獲得較滿意的塔板效率，以及可觀的操作彈性，所以近年來篩板塔的應用又日漸廣泛。但主要缺點是：操作的彈性比較小，篩孔小時容易堵塞。正常操作的氣速下，通過篩孔上升氣流，應該能阻止液體流經篩孔向下泄露。塔板上還設有溢流堰，使塔板上能夠維持一定厚度的液層。但是目前仍有采用的工廠。綜上所述可以概括泡罩塔的優(yōu)點為：因為升氣管高出了液層，不容易發(fā)生漏液的現(xiàn)象，可見有較好的操作彈性，也即當氣液流量有較大的波動時，仍然能夠維持幾乎恒定的板效率；泡罩塔塔板不容易堵塞，適合處理各種物料?；S廣泛使用的圓形泡罩主要結構參數(shù)已經系列化。齒縫一般含有矩形、梯形和三角形三種，常用的為矩形。它的每層塔板上開著若干個小孔，孔上還焊有短管來作為上升氣體通道，稱之為升氣管。在幾種主要的錯流塔板中，最早應用的是泡罩塔，而目前使用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。這類塔板雖然結構簡單，板面利用率也高，但是需要有較高的氣速才能夠維持板上的液層，操作范圍較小，分離效率也很低，工業(yè)上用得很少。逆流板也稱穿流