甲醇合成工段设计(7)

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书

主塔来的低沸物量以粗甲醇3%计 7575×3%=227.3kg/h

3.1.2出料量的计算

甲醇 7067kg/h 水 463.6kg/h 烧碱 0.02761kg/h

初馏物（与主塔来的低沸点物相同）227.3kg/h

表3-1 精馏塔1出料物料平衡表

物料kg/h 塔顶 塔底 合计

甲醇 7294 7294

水 1979 1979

氢氧化钠 0.02261 0.02261

轻馏分 43.94 43.94

根据进出预塔的物料热量衡算，求出预塔脱出轻馏分（二甲醚）所需的蒸汽量。蒸馏塔一的操作条件：塔顶温度62℃ ，塔底温度78℃，进料温度65℃。回流液温度62℃，回流比=回流量/进料量=0.8（一般为0.5~1）

回流液L=0.8×337.0=269.6kmol/h

表3-2 精馏塔1全塔物料平衡表

物料 Kg/h 粗甲醇 碱液 冷凝水 初馏物 合计

进料

甲醇 水 7067 7294 氢氧化钠 初馏物 小计 甲醇 水

43.94 43.94 7575 1.38 1514 9318 7067

1979 1979 轻馏分 小计 43.94 43.94 7575 0.028 1979 227.3 9318 463.6 1.352 0.028

0.028 1979 227.3 1514 227.3 7294 227.3

3.1.3 精馏塔一全塔热量平衡计算

3.1.3.1带入热量的计算

Q入热=Q粗甲醇+Q软水+Q回流液+Q低沸物+Q加热蒸汽 （3-1）

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表3-3 精馏塔物料带入热量

入热项目

二甲醚

流量kg/h 温度℃ 比热容kJ/kg·℃ 热焓kJ/kg 热量kJ/h

43.94 1280.38 56260

粗甲醇 7067 65 2.68

水 419.7 65 4.187

低沸物甲醇 227.3 60 2.68

加热蒸汽 2118.6

外补水 回流液 1514 68 4.187

8627 60 2.68

1231071 114227 4.31060 1387254 36550

Q入热=5.626×104+1.231×106+1.142×105+4.311×105+3.929×102+

1.387×106+3.655×104+Q水蒸汽 Q入热=3.257×106+ Q水蒸汽

粗甲醇的温度从40℃升到65℃。

Q=3.122 ×105kJ/h W=Q/2118.26=147.4KJ/h 3.1.3.2带出热量的计算

表3-4 精馏塔一代出热量平衡表

出热部位 组分 流量kg/h 温度℃ 比热容kJ/kg·℃ 热焓kJ/kg 热量kJ/h

塔顶 二甲醚 43.94 62 2.64 523.4 30189

回流甲醇 8627 62 2.64 1046.8 9044648

塔底 甲醇 7067 78 2.67

水 1979 78 4.187

227.3 62 2.68 1046.8 275694 初馏物甲醇

热损失 5%Q入

1477285 646313

Q出=3.019×104+9.045×106+1.477×106+6.463×105+2.757×105+5%Q入 在精馏过程中Q入=Q出 解得Q水蒸汽=8.814×106kJ/h

0.35Mpa下的蒸汽热焓为2118.6kJ/kg 蒸汽消耗量为8.814×106/2118.6=4160kg/h

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冷却水用量计算，从精馏塔一流出的甲醇进入冷凝器通过冷却水用量控制温度达到分离甲醇轻馏分和初馏分的目的。

物料带入热量

Q入热=Q二甲醚+Q回流液+Q初馏物 （3-2） Q入热=3.019×104+9.045×106+2.757×105=9.351×106kJ/h

物料带出热

Q出热=Q回流液+Q初馏分+Q二甲醚+Q热损失 （3-3） Q回流液=8627×2.68×60=1.387×106 Q初馏分=227.3×2.68×60=3.655×104 Q二甲醚=43.94×(2.64×60+523.4)=2.996×104 Q热损失=5%Q入=0.05×9.351×106=4.676×105

Q出=1.387×106+3.655×104+2.996×104+4.676×105=1.921×106kJ/h Q余热=Q入-Q出=9.351×106-1.921×106=7.430×106kJ/h

冷却水金冷凝器的温度为15℃。出冷凝器的温度为35℃。

7.430?106?88.73t/h 用水量 W=

(35?15)?4.187?10003.2 精馏塔二的物料和热量衡算

精馏塔一釜液用加压泵加压，经预后粗醇预热器加热后，进入精馏塔二进行精馏。塔顶气相甲醇送入精馏塔三再沸器，作为常压塔底热源，被冷凝成液体进入精馏塔二回流槽，一部分由精馏塔二回流泵加压回流至精馏塔二顶，其余部分经精馏塔二精醇冷却器冷却至40 ℃进入精醇计量槽作为产品。

3.2.1第二精馏特的物料衡算

第二精馏塔为加压塔，压力为0.6Mpa，塔顶温度为121℃，塔底温度为127℃。第二精馏塔进料温度为85℃，将第一精馏塔出来的塔底物料加热到85℃。加热耗用蒸汽量为W。

mcp?t(7067?2.68?1979?4.18)?(85?78)W???89.91kg/h

?H2118.6第二精馏塔进料量=第一精馏塔出料量-轻馏分-第一精馏塔初馏物

F=9318-43.94-227.3=9047kg/h

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F=337-0.9552-7.103=328.9kmol/h

在精馏过程中xF=220.9/328.9=67.16% 设xD=99.95% xW=2% 在精馏过程中

F=D+W （3-4） FxF=DxD+WxW （3-5）

代入数据解得 W=110.3kmol/h D=218.8kmol/h 回流液L L=RD=2×218.8=437.6kmol/h

表3-5 精馏塔二全塔精馏塔二物料平衡表

物料

入料kg/h

塔底kg/h

甲醇 水 碱液

7067 1979 1.380

69.06 1903 1.38

出料

塔顶kg/h 7001 76

3.2.2 第二精馏塔热量平衡计算

带入热量Q入

Q入=Q预后甲醇+Q回流液+Q加热蒸汽 （3-6）

表3-6 精馏塔二全塔带入热量计算表

物料 组分 流量kg/h 温度℃ 比热容kJ/kg·℃ 汽化热kJ/kg 热量Q

预后醇 甲醇 7067 85 2.98 1609862 水 1979 85 4.187 704316 碱液 1.380 85 4.187 491.1 回流液 甲醇 14144 75 2.98 2.843×106 加热蒸汽 水 2118.6

Q入热=1.610×106+7.043×105+4.911×102+2.843×106+Q水蒸汽

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Q入热=47.02×105+Q水蒸汽=5.157×106+Q水蒸汽

表3-7 精馏塔二全塔带出热量

物料 组分 流量kg/h 温度℃ 比热容kJ/kg·℃ 汽化热kJ/kg 热量Q

精甲醇 甲醇 14715 120 2.98 1.686×106

8.935×105 釜液 甲醇 2361 127 2.98

1.026×106

水 1903 127 4.187

回流液 甲醇 14144 120 2.98 1046.75 2.03×10-1

5% Q入热 热损失

Q入=Q出 （3-7）

5.157×106+Q水蒸汽=2.317×107+0.05×(5.157×106+Q水蒸汽) 消耗0.35Mpa下的蒸汽量为G

G=1.923×107/2118.6=9076kg/h

塔顶冷凝器冷却水用量的计算

Q=Q甲醇冷凝+Q降温 （3-8） Q=3×7072×（1046.8+2.98×2）=2.232×107kJ/h

冷却水进口温度15℃出口温度35℃

W水=2.223×107/20×4.187×103=266.5t/h

甲醇降温用水量计算，甲醇从75℃降到40℃

W2=4715×2.68×35/4.187×20×103=5.281t/h

3.3 第三精馏塔计算

3.3.1第三精馏塔的物料衡算

第三精馏塔的操作条件为塔顶温度为67℃，塔底温度 …… 此处隐藏：2078字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……