【正文】 % 計算方法：粗甲醇 =二甲醚 = 1000% = 高級醇（以異丁醇計） = 1000% = 高級烷烴（以辛烷計） =1000% = kg/h 即 9 水 = 1000% = 產品質量標準 本產品（精甲醇）執(zhí)行國家 GB338— 92 標準 [7]， 具體指標見表 ： 表 產品指標 項 目 指標 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度（鉑 — 鈷），號 ≤ 5 10 密度 （ 200C）， g/cm3 — — 沮度范圍 (00C,101325Pn),0C 沸程 （ 包括 177。 由于甲醇入塔氣中水含量很少，忽略入塔氣帶入的水。則反應 （ 26）中由二氧化碳反應生成了 kmol/h，即 。 G5= ++%= m3/h G6=+++++++++= m3/h G7=++++%3= m3/h G8=+++++++++= m3/h 已知出塔氣中甲醇含量為 %，則 （ G 4%+%++） / G1= 解得 G4= m3/h 表 循環(huán)氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 氣量 m3/h % % % % % % % 入塔氣和出塔氣組成 G1 =G 3+G4+G5+G6－ G7－ G8=14 G2= G3+G4 =， G2 為入塔 氣氣量 。 甲醇分離器出口氣體組成的確定 分離器出口氣體組分 =循環(huán)氣氣體組分 +弛放氣氣體組分， 則分離器出口氣體中 CO氣量 =循環(huán)氣中 CO +弛放氣中 CO， 同理可算得其他氣體的氣量 [8]。 ∑Q1=∑（ G1Cm1Tm1） （ 29） 式中： G1—— 入塔氣各組分流量， m3/h； Cm1—— 入塔各組分的比熱容， kJ/（ m3?k） ； Tm1—— 入塔氣體溫度， k； ∑Q2=∑（ G2Cm2Tm2） （ 210） 式 中： G2—— 出塔氣各組分流量 m3/h； Cm2—— 出塔各組分的熱容， kJ/（ m3?k） ； Tm2—— 出塔氣體溫度， k； ∑Qr= Qr1 +Qr2 +Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6+ Qr7 （ 211） 式中： Qr Qr Qr Qr Qr Qr6—— 分別為甲醇、甲烷、二甲醚、異丁醇、辛烷、水的生成熱， kJ/h； Qr7—— 二氧化碳逆變反應的反應熱， kJ/h Qr=Gr△ H （ 212） 16 式中： Gr—— 各組分生成量， kmol/h； △ H—— 生成反應的熱量變化， kJ/mol 入塔熱量計算 通過計算可以得到 ， 225?C 時各入塔氣氣體的熱容，根據(jù)入塔氣各氣體組分量，算的甲醇合成塔入塔熱量如下表： 表 甲醇合成塔入塔熱量 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/（ kmol?k） 氣量 kmol /h 入塔熱量 kJ/（ h?k） 入塔熱量合計為 kJ/（ h?k） ， 所以 ∑Q1=＝ 108 kJ/h. 塔內反應熱的計算 忽略甲醇合成塔中的反應 (29)生成的熱量 ,按反應 (21)、 (23)、 (24)、 (25)、 (26)、 (27)生成的熱量如下表 ： 表 甲醇合成塔內反應熱 氣體 CH3OH ( CH3 )2O C4H9OH C8H18 CH4 CO 生成熱 kJ/mol － 生成量 kmol /h 反應熱 kJ/h － 反應熱合計 ∑Qr=107 kJ/h. 塔出口氣體總熱量計算 17 表 甲醇合成塔出塔氣體組分熱容和熱量 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH 熱容 kJ/（ kmol?K） 氣量 kmol/h 出塔熱量 kJ/（ h?k） 氣體 CH4 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O 合計 熱容 kJ/（ kmol?K） 氣量 kmol/h 出塔熱量 kJ/（ h?k） 出塔氣體溫度 255?C 即 ， Q2=＝ 108kJ/h. 全塔熱量損失的確定 全塔熱損失為 4%， 即 ∑Q3=(∑Q1 + ∑Qr)4%=(108+107)4%=106 kJ/h 沸騰水吸收熱量的確定 表 全塔熱平衡表 氣體 氣體顯熱 反應熱 損失熱 蒸汽吸收熱 合計 入塔氣體 kJ/h 108 107 108 出塔氣體 kJ/h 108 106 107 108 由公式 (1)可得 Q=∑Q1 + ∑Qr ∑ Q2 ∑Q3=107kJ/h 入換熱器的被加熱氣體熱量的確定 18 表 入換熱器被加熱氣體各組分熱容和顯熱 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/（ kmol?k） 氣量 kmol /h 熱量 kJ/（ h?k） 合計：入換熱器的被加熱氣體熱量為 kJ/（ h?k） ，入口溫度為 40?C，=107 kJ/h。 入換熱器的熱氣體熱量的確定 入換熱器的加熱氣體顯熱 =出合成塔氣體的顯熱， 即 108kJ/h。 出換熱器的加熱氣體的溫度的確定 假 設 出 換 熱 器 的 加 熱 氣 體 各 組 分 熱 容 與 出 塔 時 相 同 ， 則 出 口 溫 度 為107/105=， 即 ?C。 水冷器入口氣體顯熱的確定 水冷器入口氣體的顯熱 =入塔氣換熱器出口加熱氣體的顯熱，即 107kJ/h。 出水冷器的粗甲醇液體熱量的確定 表 粗甲醇中液體組分氣化熱和液體熱容 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 氣化熱 kJ/kg 液體比熱容 kJ/(kg??C) 表 出塔氣在水冷器中冷凝放熱量 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 冷凝量 kg /h 11450 放熱量 kJ/h 合計：水冷器中冷凝放熱量為 107kJ/h。 水冷器冷卻水吸熱的確定 由水冷器熱平衡方程可得 Q5 = Q1+Q2－ Q3－ Q4 即 Q5 =107+107－ 107－ 107=107 kJ/h 冷卻水用量的確定 入口冷卻水溫度 20?C，出口冷卻水溫度 35?C，平均比熱容 (kg??C)，71 .8 0 8 1 0 2 .8 8 1 0( 3 5 2 0 ) 4 .1 8 7? ????5 kg/h， 即 288t/h。 精餾工段物料衡 算 預精餾塔物料衡算 表 分離器出料流量及組成 組分 32(CHO) 3CHOH 49CHOH 8 18CH 2HO 合計 流量： kg/h 組成： (wt)% 11450 100 堿液：查資料知， 堿液濃度為 8%時， 每噸粗甲醇消耗 NaOH： =消耗 8%的 NaOH： 0 .1 1 2 .2 5 9 1 6 1 5 .3 2 k g / h8%? ?。 表 預塔進料及組成 流量： kg/h (CH3O)2 CH3OH C4H9OH C8H18 NaOH H2O 合計 堿液 軟水 合計 11450 表 預精餾塔出料流量及組成 流量： kg/h (CH3O)2 CH3OH C4H9OH C8H18 NaOH H2O 合計 塔頂 塔釜 11450 合計 11450 主 精餾塔 物料衡算 表 主精餾塔進料流量及組成 組分 CH3OH H2O NaOH 高沸物 合計 流量： kg/h 11450 組成： (wt)% 100 取主精餾塔釜液中含甲醇的質量分數(shù)為 1% ， 則 主精 餾 塔 塔 頂甲 醇 流 量 為1145097%=11110kg/h，塔釜甲醇流量為 11110247。 即最小回流比如下：m i n 0 .9 9 9 0 .8 6 8R 0 .6 9 30 .8 6 8 0 .6 7 9???? 取操作回流比 m inR R 4?? 求精餾塔的氣液相負荷 n , L n , Dn , V n , Dn , L n , L n , Fn , V n , Vq Rq 1 .0 4 k m o l hq ( R 1 ) q 2 .0 4 7 2 8 .9 6 k m o l hq q q 3 7 1 .6 2 5 2 7 .2 3 8 9 8 .8 5 k m o l hq q 7 2 8 .9 6 k m o l h??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ??? 求操作線方程 精餾段操作線方程： n , L n , D Dn , V n , Vqq 3 7 1 . 6 2 3 5 7 . 3 3y x x x 0 . 9 9 9 0 . 5 1 0 x 0 . 4 9 0q q 7 2 8 . 9 6 7 2 8 . 9 6? ? ? ? ? ? ? （ 215） 提餾段操作線方程： 26 n , L n , W Wn , V n , Vqq 8 9 8 . 8 5 1 6 9 . 9 0y x x x 0 . 0 0 6 1 . 2 3 3 x 0 . 0 0 1q q 7 2 8 . 9 6 7 2 8 . 9 6??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（ 216） 理論板層數(shù)（采用逐板法） 由 AAAA(1 x )yx (1 y )??? ? ， 再根據(jù)甲醇 — 水物系的氣液平衡數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)可計算出不同溫度下的揮發(fā)度，見下表： 表 甲醇 、 水 的氣液平衡數(shù)據(jù) 溫度 t?C 揮發(fā)度 ? 溫度 t?C 揮發(fā)度 ? 所以 15 1