【正文】 分流量，kmol/h；Cmλ——入塔各組分的比熱容，kJ/（kmol . ℃）；Tmλ——入塔氣體溫度，℃；將合成塔進(jìn)口氣體的摩爾流量（見表211）及比熱容列于表217中： 表217 合成塔單位溫度入塔熱量組 分 G ( kmol/h) C( KJ / ( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃))CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合計(jì) 105故入塔氣溫度為220℃時(shí)入塔總熱量為： KJ/h（2）、出塔氣熱量衡算合成塔出口氣體的摩爾流量（見表212）及比熱容列于表218中，具體見表218。反應(yīng)氣體的熱容取進(jìn)出口氣體的平均熱容，故需耗用的熱量為： （6）、沸水移熱衡算由式（1）知故沸騰水移出的熱量為： Q移 ∑Q入塔 + ∑Q反應(yīng)∑Q出塔 Q熱損 Q維 + 106 106 kJ/h故得到全塔的熱平衡，將數(shù)據(jù)列于表220中：表220 全塔熱平衡表 氣 體 入塔熱量（kJ/h） 出塔熱量（kJ/h）氣體顯熱 反應(yīng)熱 熱損失 106沸騰移出熱 106維持合成塔溫度耗熱 合 計(jì) 原料預(yù)熱器的熱量計(jì)算合成塔出口氣體溫度較高，首先與進(jìn)口的原料氣進(jìn)行換熱，使原料氣溫度從45℃上升到入塔溫度，然后出塔氣進(jìn)一步與水冷器換熱使其溫度將至40℃左右。各組分氣體的分壓已求出，故由上述經(jīng)驗(yàn)公式知5MPa、160℃下的熱容值：CH2 = kJ/(kmol ℃) ； CCO = kJ/(kmol ℃) ； CCO2 = kJ/(kmol ℃) ； CCH3OH = kJ/(kmol ℃)；CH2O = kJ/(kmol ℃) ； CN2 = kJ/(kmol ℃) ；CCH4 = kJ/(kmol ℃) 由物性數(shù)據(jù)手冊查得：二甲醚和異丁醇在壓力5MPa，溫度為160℃下的比熱容分別為：C(CH3)2O = kJ/(kmol ℃)； CC4H9OHO = kJ/(kmol ℃)故由公式∑Q ∑（Gi Ci △T），即可求出出口氣放出的熱量，具體見表222表222 出口氣熱容及放熱量組 分 G ( kmol/h) C( KJ / ( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃))CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O C4H9OH 合計(jì) 105合成塔出口氣溫度下降至：℃由于熱容隨溫度的變化不是很大，故合成塔出口氣帶入的熱量粗略的估算為：kJ/h熱損失按入熱3%計(jì)算，則熱量損失為：KJ/h則合成塔出口氣帶出的熱量粗略的估算為：KJ/h綜上，得到預(yù)熱器的熱平衡，將數(shù)據(jù)列于表223表2 23 熱器熱量平衡表氣 體 帶入熱量（kJ/h） 帶出熱量（kJ/h）合成塔出口氣 107 106原料氣 107熱損失 105合 計(jì) 107 107 水冷器熱量的計(jì)算 合成塔出口氣與原料氣換熱后溫度降至70℃，接著再經(jīng)過水冷器降溫至40℃，使其中的粗甲醇冷凝下來。 水冷器熱量衡算（1） 水冷器入口氣體顯熱計(jì)算水冷器入口氣體的顯熱入塔氣換熱器出口氣體的顯熱即，106 kJ/h（2）水冷器出口氣體顯熱計(jì)算水冷器出口氣相即為氣液分離器出口的氣相，即為循環(huán)氣與弛放氣之和，同理由上述公式知40℃、5MPa下各氣體的熱容如下：CH2 = kJ/(kmol ℃) ； CCO = kJ/(kmol ℃) CCO2 = kJ/(kmol ℃) ； CCH3OH = kJ/(kmol ℃)CH2O = kJ/(kmol ℃) ； CN2 = kJ/(kmol ℃) CCH4 = kJ/(kmol ℃) 由物性數(shù)據(jù)手冊查得：二甲醚在壓力5MPa，溫度為40℃下的比熱容為：C(CH3)2O = kJ/(kmol ℃)水冷器出口氣體各組分流量（見表213）、比熱及熱量見表224表224 水冷器出口氣體各組分熱容和熱量 組 分 G ( kmol/h) C( KJ/( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃)) CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合 計(jì) 則出口氣體顯熱為： 340 106 kJ/h（3）氣體冷凝放熱計(jì)算分離器出口液相由甲醇及溶解在其中的氣體組成，由于溶解熱值很小而且不好確定，故忽略不計(jì)。表225 粗甲醇中各組分冷凝熱及比熱組 分 CH3OH ( CH3 )2O C4H9OH H2OC( KJ/( kmol.℃)) △H( KJ/kmol) 由粗甲醇的流量（見表24）及冷凝熱即可求出分離器出口氣體冷凝時(shí)放出的熱量，具體見表226表226 氣相冷凝放熱衡算表 組 分 G ( kmol/h) △H( KJ/kmol) Q(KJ/(h.℃)) CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 合 計(jì) 106即氣相冷凝放出的潛熱為 Q潛 = 106 kJ/h（4） 水冷器出口液相顯熱計(jì)算水冷器出口液相即為冷凝下來的液體，其各組分流量、比熱均已知道，易求得其放熱量，具體見表227 表227 水冷器出口液相各組分熱容和熱量組 分 G ( kmol/h) C( KJ/( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃)) CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 合 計(jì) 則粗甲醇帶出的熱量為： 40 105 kJ/h（5） 水冷器熱損計(jì)算水冷器熱量損失按水冷器入熱的5%計(jì)算，水冷器入熱包括入水冷器氣體帶入的顯熱及氣體冷凝放熱，故水冷器損失熱量為：Q損（Q入+ Q潛）5% =（106 + 106）5% = 105 kJ/h （6） 冷卻水移熱量計(jì)算由水冷器熱平衡方程可得：Q冷卻水 Q入 + Q潛 Q出 Q液 Q損 106 + 106 106 105 105 106KJ / h假設(shè)入口冷卻水溫度25℃，出口冷卻水溫度40℃，KJ / ( kmol.℃),則冷凝器所需要的冷卻水的量為：綜上，得到水冷器器的熱平衡，將數(shù)據(jù)列于表228表228 冷凝器熱量平衡表 氣 體 帶入熱量（kJ/h） 帶出熱量（kJ/h）氣體顯熱 106 106 粗甲醇冷凝熱 106 粗甲醇帶出熱 105熱損失 105冷卻水移出熱 106合 計(jì) 107 107第三章 精餾工段工藝計(jì)算 精餾工段物料衡算此次設(shè)計(jì)，粗甲醇精餾采用雙效法三塔精餾工藝，此流程預(yù)塔的作用是除去其中以二甲醚為主的輕組分，第一精餾塔加壓和第二精餾塔常壓均采出產(chǎn)品。 預(yù)精餾塔物料衡算 預(yù)塔進(jìn)料衡算預(yù)塔進(jìn)料（除回流液）包括粗甲醇、堿液和軟水三部分，其中粗甲醇的組成及流量見表24，堿液的加入量視精甲醇而定，由表24知，,故耗堿量為： 103 = kg/h 向預(yù)塔中加入堿液時(shí)是將氫氧化鈉配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的堿液加入，故加堿液時(shí)會帶入少量的水，堿液帶入的水量為：軟水加入量按粗甲醇的20%計(jì)，故軟水加入量為：= 現(xiàn)將預(yù)塔進(jìn)料列為表格，見表31：表31 預(yù)塔進(jìn)料及組成物 料 粗甲醇（kg/h） 堿液 （kg/h） 軟水（kg/h） 合計(jì)（kg/h） 甲醇（kg/h） 水（kg/h） 燒堿 （kg/h） 二甲醚（kg/h） 異丁醇（kg/h） 合計(jì)（kg/h） 預(yù)塔回流物料衡算預(yù)塔回流液與進(jìn)料之比為3：4，塔頂溫度控制在68℃時(shí)，回流液中甲醇約占92%，水約占8%，不凝物二甲醚作為輕組分由塔頂餾出。預(yù)塔塔頂采出的輕組分為二甲醚， kg/h。 加壓塔進(jìn)料衡算加壓塔進(jìn)料的預(yù)后甲醇即為預(yù)塔塔釜出料，因此其流量及組成與預(yù)塔塔釜出料流量及組成相同，在此不做計(jì)算，具體見表216。 加壓塔塔釜物料衡算加壓塔塔釜采出物料為絕大部分水、部分甲醇及全部異丁醇和燒堿