料/釜液换热器E-15513的管程，被壳程介质加热到泡点后，进入加压精馏塔C-15502的下部，塔顶出来的甲醇蒸汽进入冷凝器/再沸器E-15507的壳程，被管程的介质冷凝后进入加压精馏塔回流槽T-15502，回流槽中出来的冷凝液甲醇，部分经加压精馏塔回流泵加压后进入加压精馏塔顶作回流液，其余的甲醇液进入加压精馏塔精甲醇冷却器E-15502的壳程，被管程的循环冷却水冷却到40℃后，去中间罐区的精甲醇计量罐（或粗甲醇储罐）。出加压精馏塔釜液去常压精馏塔继续精馏。

低压蒸汽进入加压精馏塔再沸器E-15511，为加压精馏塔精馏提供热量，被冷凝后的低压蒸汽冷凝液，去E-15501继续作加热介质用。 1.4.4 回收精馏系统

常压精馏塔底出来的废水，含有2%左右的甲醇，经回收精馏塔进料泵加压后，进入回收精馏塔C-15504，塔顶出来的气相，进回收精馏塔冷凝器E-15509的壳程，被管程的循环冷却水冷却到45℃左右，进入回流槽T-15504，回流槽出来的液体经回收精馏塔回流泵加压后，部分进回收精馏塔顶部作回流液，其余去中间罐区的杂醇油储罐。

低压蒸汽进入回收精馏塔再沸器E-15516的壳程，加热管程介质后为回收精馏塔精馏提供热量。蒸汽冷凝液去E-15501。

回收精馏塔底出来的釜液，含有微量的甲醇和有机物，经废水冷却器E-15512中的循环冷却水冷却到60℃左右后，送出界区去污水生化处理装置。

CH3OH H2O CH3CH2OH 轻馏分 杂醇

Wt%

70 3.72 0.1 1.11 0.07

2.甲醇精馏生产工艺设计及计算

2.3加压精馏塔工艺计算[3]

2.3.1物料衡算

已知：年产150000吨甲醇，以320个工作日计。

F''=150000t/a ，质量分率:x'F= 46%，x'D=99.7%，x'w= 0.5%

M甲醇=32.04kg/kmol，M水=18.02kg/kmol

进料流量 F?150000000?19531.25kg/h

320?24进料液、馏出液、釜残液的摩尔分数

46/32.04?0.324 xF?46/32.04?54/18.0299.7/32.04?0.995 xD?99.7/32.04?0.3/18.020.5/32.04?0.003 xW?0.5/32.04?99.5/18.02进料平均相对分子质量：MF?0.324?32.04?18.02?（1?0.324）?22.56kg/kmol

19531.25?865.75kmol/h

22.56总物料：F?W?D?865.75?W?D ①

原料液：F?易挥发： FxF?DxD?WxW?865.75?0.324?D?0.995?W?0.003 ②

联立①、②得 D?280.15 kmol/h W?585.60 kmol/h 塔顶产品的平均相对分子质量：

MD?0.995?32.04?18.02?（1?0.995）?31.970kg/kmol 塔顶产品质量流量：D'?M0D?31.970?280.15?8956.40kg/h 塔釜产品平均相对分子质量：

Mw?0.003?32.04?18.02?（1?0.003）?18.062kg/kmol

塔釜产品质量流量：W'?MwW?18.062?585.60?10577.11kg/h

3.物料衡算结果

物料衡算结果表

塔顶出料 塔底出料

质量流量/（kg/h） 8956．40 10577.11

质量分数/% 99.7 0.5 摩尔流量/(kmol/h) 280.15 585.60

摩尔分数/% 0.995 0.003

4.塔顶气相、液相、进料和塔底的温度分别为：

99.5?87.41tLD?66.9??tLD?64.79℃ 塔顶：

100?87.4164.7?66.9

进料 19531.25

46 865.75 0.324

100?99.564.7?tVD??tVD?64.84℃

100?91.9464.7?66.90?0.3100?tW??tW?99.60℃ 塔釜：

0?5.31100?92.9

33.33?28.1876.7?78??tF?76.93℃

32.4?28.18tF?78tVD?tF?70.89℃ 精馏段平均温度：t1?2tW?tF?88.27℃ 提馏段平均温度：t2?2 进料：

5.平均相对挥发度a

取x-y 曲线上两端点温度下a的平均值 查表可得

tF?92.9℃时， a1?yAyBy（1-x）28.34?（100-5.31）???7.05 yBxA（1-y）x（100-28.34）?5.31y（1-x）91.94?（100-87.41）tF?66.9℃时， a2???1.64

（1-y）x（100-91.94）?87.41∴ a1?a1?a27.05?1.64??4.35 226.回流比的确定

由于进料为泡点进料 xq?xF 解析法 Rmin?1xD?(1?xD)[?]?0.907

??1xF1?xF又操作回流比R可取R?（1.1-2）Rmin 所以取R?1.5Rmin?1.5?0.907?1.36

三、热量衡算[3]

1.加热介质的选择

常用的加热剂有饱和水蒸汽和烟道气。饱和水蒸汽是一种应用最广的加热剂。由于饱和水蒸汽冷凝时的传热膜系数很高，可以通过改变蒸汽的压力准确地控制加热温度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达100～1000℃，适用于高温加热。缺点是烟道气的比热容及传热膜系数很低，加热温度控制困难。本设计选用300KPa（温度为133℃）的低压蒸汽作为加热介质，水蒸汽易获得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本会相应降低，塔结构也不复杂。 2.冷却剂的选择

常用的冷却剂是水和空气，应因地制宜加以选用。受当地气温限制，冷却水一般为10～35℃.如需冷却到较低温度，则需采用低温介质，如冷冻盐水、氟利昂等。

本设计建厂地区为长治。长治市夏季最热月份日平均气温为25℃。故选用25℃的冷却水,选升温10℃，即冷却水的出口温度为35℃.

3.热量衡算

⑴冷凝器的热负荷

T2273.15?64.84Tr2????0.1659 冷凝器的热负荷 Q?（R）D?IVD?ILD? CTc513.15 其中T I273VD-----------1.15?64塔顶上升蒸汽的焓；.7Tr1???0.658Tc513.15 ILD-----------塔顶馏出液的焓

1?0.6590.38△HV甲?1105?（）?对于全凝器作热量衡算（忽略热量损失） 1103.771kJ/kg1?0.658又

式中 △HV甲-----------甲醇的蒸发潜热

T △H273 2.15?64.水的蒸发潜热84V水-----------Tr2???0.521Tc648.15蒸发潜热的计算：IVD?ILD?xD△HV甲?（1?xD）△HV水 T1273.15?100 蒸发潜热与温度的关系Tr1???0.576c648.15 T

式中 Tr -----------对比温度

沸点下蒸发潜热列表 甲醇 水 沸点/℃ 64.7 100 蒸发潜热△HV/(kJ·kg-1） 1105 2257 Tc/K 513.15 648.15

64.84℃时，甲醇：

1?Tr2 △HV2?△H（V1）0.381?Tr1

蒸发潜热：

同理，水：