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气体冷凝放热Q冷凝=8.895×106kJ/h

表2-14 冷凝器出口各组分热量

组分

一氧化碳

比热容kJ/kmol·℃ 流

量

30.13 312.8

二氧化碳 45.92 147.8 40 2.715 ×105

29.36 4898 40 5.752 ×106

30.35 648.4 40 7.872 ×105

47.08 293.8 40 5.533 ×105

55.69 35.68 40 7.948 ×104

29.31 4.308 40 5.051 ×104

氢气

氮气

甲烷

甲醇

水

二甲醚 56.31 2.07 40 4.679 ×104

7.918 ×106 合计

kmol/h

温度℃ 40 热量kJ/h

3.770 ×105

Q冷却水=Q冷凝+Q入口气-Q出口气-Q液体 （2-20） Q冷却水=3.037×107+8.895×106-8.483×105-7.918×106=3.050×107kJ/h

3.050?107W冷却水??364.2t/h

4.187?20

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第三章 粗甲醇精馏的工艺计算

粗甲醇的密度为0.8127g/cm3，精馏塔操作条件，入塔粗甲醇中含轻馏分0.58%，甲醇含量为93.30%，水含量6.12%（包括异丁醇），每吨精甲醇消耗0.811kg 92%的浓度的氢氧化钠，将烧碱配制成含氢氧化钠2-5%连续补入塔中。

粗甲醇精馏采用三塔精馏，与双塔精馏相比三塔精馏可以提高甲醇的质量和收率，并且可以降低蒸汽消耗。本精馏工艺采用双效法三塔粗甲醇精馏工艺，粗甲醇进入与蒸馏塔前，先在初甲醇产热器中，用蒸汽将其预热至65℃，粗甲醇在精馏塔一中除去其中残余溶解的气体及低沸物。将精馏塔一出来的预后甲醇经加压泵升压后，进入精馏塔二精馏，精馏塔二的气相甲醇利用冷凝潜热加热精馏塔三的塔釜，被冷凝的甲醇进入回流槽，在其中稍加冷却，一部分由精馏塔一甲醇冷却器冷却到40℃，作为成品送入精甲醇计量槽。精馏塔三的塔底残液由汽提塔进料泵加压后进入废水汽提塔，塔顶蒸汽经汽提塔冷凝器冷凝后，进入汽提塔回流槽，由汽提塔回流泵加压，一部分送废水汽提塔塔顶回流，其余部分经汽提塔冷凝器冷却至40℃，与精馏塔三采出的精甲醇一起送入产品计量槽。如果采出的精甲醇不合格，可将其送至常压塔进行回收，以提高精甲醇的回收率。

3.1 精馏塔一的物料和热量衡算

粗醇贮槽中的粗醇液加碱后，用粗醇泵加压，经粗醇预热器加热至65 ℃进入精馏塔一进行精馏。塔顶气相经精馏塔一冷凝器、排气冷凝器冷却，不凝气送硫回收，冷凝液流入精馏塔一回流槽。在精馏塔一回流槽中，槽底甲醇液用精馏塔一回流泵打入精馏塔一回流；中上部的杂醇流入油水中间槽。

3.1.1 进料量的计算

甲醇=7575×0.9330=7067kg/h 220.9kmol/h 水=7575×0.0612=463.6 kg/h 23.90kmol/h 轻馏分=7575×0.580%=43.94kg/h 0.9552kmol/h

碱液：加入碱液的浓度为2%的氢氧化钠溶液(OH-)=1.34×10-3mol/L

0.1N氢氧化钠换算成百分含量为0.4%。PH从6提高到8，OH需H=量为10-6-10-8=0.00099mol/m3=9.9×10-7mol/L。需2%的氢氧化钠为0.1481kg/m3则每小时加入的碱液量为7.575/0.8127×0.1481=1.380kg/h。

消耗氢氧化钠为1.380×2%=0.02761kg/h

软水（或蒸汽冷凝水）量：按粗甲醇的20%计 7575×20%=1514kg/h

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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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