在允许的范围内。

4.4甲醇水冷器的热量平衡计算 4.4.1 热平衡方程式

Q入口气?Q冷凝?Q出口气?Q液体?Q冷却水

式中Q入口气,Q出口气——分别为冷凝器进口与出口气体显热，kJ/h Q冷凝——在出口温度下气体冷凝放热，kJ/h Q液体——出冷凝器液体带热，kJ/h Q冷却水——冷却水带走热量，kJ/h 4.4.2 热平衡计算

由手册[11]查得，粗甲醇中各组分的物理常数如表4.18

表4.18 粗甲醇中各组分的物理常数

组 分

CH3OH

(CH3)2O 531.75 2.638

C4H9OH 577.81 2.596

C8H18 307.05 2.26

H2O 2260.98 4.187

1117.93 汽化热,kJ/kg

液体热容,kJ/(kg?°C) 2.72

假设，有相变物质在低于沸点时全部冷凝，扩散于气相中的组分忽略不计。

4.4.2.1气体冷凝放热

Q冷凝?G??Hr

式中 G——冷凝液体流量，kg/h ?Hr——组分的汽化热，KJ/kg

根据表4.9数据计算得出塔各组分及冷凝放热量如表4.19

表4.19 出塔气在冷凝器冷凝放热量

组 分 冷凝量

CH3OH

(CH3)2O C4H9OH 0.97

1.99

0.50 1.65

25

C8H18 0.40 2.04

H2O 43.99 35.35

合计 458.62 630.69

Nm3/ h 412.76 Kg/h 589.66

放热量，KJ/(h?°C) 659198.60

1058.18 953.39 626.38 79925.64 741762.19

4.4.2.2 进冷凝器气体总热量

Q入冷凝器?Q出塔???GF?CP??T出塔

.147KJh ?2607744 式中 GF——进冷凝器各组分摩尔流量，kmol/h CP——各组分比热容，J/（mol.℃） T出塔——出合成塔气体温度，℃ 4.4.2.3 冷凝器出口气体显热

''冷凝器出口气体显热 Q出冷凝器???GF?CP??T出塔

式中 GF'——冷凝器出口各组分摩尔流量，kmol/h CP——出口气体各组分比热容，J/（mol.℃） T出口——冷凝器出口气体温度，℃

根据表4.9各组分的流量及热容，计算冷凝器出口气体显热，列表为表4.20。

表4.20 冷凝器出口各气体组分的显热

组分 热容，J/mol 气量

Nm3/ h Kg/h

CO 34.42 197.353 8.810

CO2 38.60 11.957 461.54

H2 29.02 448.567 13017.41

N2 29.06 153.931 4473.23

CH4 36.68 77.472 3.459 126.88

Ar 20.83 50.831 2.269 47.26

CH3OH 44.21 7.047 0.315 13.93

合计

14096.476 629.308 18443.49

267.828 10047.893 3448.052

热量，kJ/(h?°C) 303.24

因冷凝器气体出口温度为38℃，所以出口气体热量为：

' Q出冷凝器?18443.49?38?700852.62KJh ''4.4.2.4 冷凝器出口液体带走热量Q出冷凝器。

'''' Q出冷GF?CP??T出冷凝器 凝器??? 26

GF''——冷凝器出口液体各组分摩尔流量，kmol/h CP——各液体组分的比热容，J/（mol〃℃）。

于是，根据表4.18和表4.19，计算冷凝液体带走热量为表4.21。

表21 冷凝器出口液体热量

组分

CH3OH 589.66 1603.88

(CH3)2O 2.638 1.99 5.25

C4H9OH 2.596 1.65 4.28

C8H18 2.26 2.04 4.61

H2O 4.187 35.35 148.01

合计 630.69 1766.03

液体热容，KJ/(Kg?°C) 2.72 流量，Kg/h 热量，KJ/(h·°C)

因冷凝器出口液体温度为38℃，故液体带出热量为：

'' Q出冷凝器?1766.03?38?67109.14KJh

于是，由冷却水带走的热量为：

Q冷却水?2607744.147?741762.19??700852.62?67109.14?

.577KJh ?2581544则冷凝器热平衡如表4.22

表4.22 冷凝器热平衡表 带入热量，KJ/h 气体显热 2607744.147 冷凝热 741762.19 合计 3349506.337 气体显热 700852.62 带出热量，KJ/h 液体带出热 67109.14 冷却水带热 2581544.517 合计 3349506.337 4.4.2.5 冷却水的用量

已知：冷凝器冷却水温度为32℃，回水温度为45℃，则冷凝器需冷却水量为：

27

2581544.577?47427.84Kgh?47.428th

?45?32??4.187

5 主体设备设计

5.1主换热器设计 5.1.1相关数据

根据上端原料气与下端冷气的比率及换热器的热负荷确定：

10000Nm3h的原料气走壳程。

已知：上端原料气进换热器的温度为50℃，产物进换热器的温度分别为270℃，产物出换热器的温度为127.9℃，可求得原料气出换热器的温度为263.4℃。

定性温度:可取流体进出口温度的平均值.

壳程原料气的定性温度为：156.7℃ 管程产物的定性温度为:199℃

根据定性温度,可查得流体的有关物性数据. 原料气在156.7℃下的物性数据:

平均摩尔质量： M0?9.7gmol 定压比热容: Cp0=2.95 kJ/(kg.℃) 导热系数: λ0=0.1276 W/(m.℃)

粘度: μ0=17.8μPa.s 产物在199℃下的物性数据:

平均摩尔质量： M0?10.3gmol 定压比热容: Cpi=2.86kJ/(kg.℃) 导热系数: λi=0.144 W/(m.℃)

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