年产40万吨甲醇精馏工艺设计(7)

941736.6 14.596 110 2.68

4302.90

953613.90 12.12 110 3.22

4292.90 12.803 110 2.33

3281.409 5050.5×2 66 2.68

1046.75

12359883.63

706968.736

表2-33主塔全塔的热平衡表

带入热量， kl/h 带出热量， kl/h

入料 回流

加热蒸汽

总入热 1795476.31 1705452.84 1134544.31

14846343.46 精醇采出 残夜 回流 热损失

总出热 825874.187 953613.904 12359886.93 706968.736 14846343.46

（2）主塔精馏段热量平衡计算

设内回流量为 ，则根据全塔热平衡列出精馏段计算表2-34。

表2-34主塔精馏段热量平衡计算表

带入热量， kl/h 带出热量， kl/h 预后甲醇 塔底供热 内回流

总入热 1070569.42 11345414.31 ×2.68×64.5

12415983.73+175.54 采出精甲醇 内回流

总出热 825874.187

（2.68×65.5+1046.75） 825874.187+1222.29

按精馏段 ，

12415983.73+175.54 ＝825874.187+1222.29 ＝11072.47 kg/h

精馏段总带入热量 ＝12415983.73+175.54×11072.47 ＝14359645.11 kl/h

（3）主塔提馏段热量平衡计算

设提馏段内回流为 （kl/h），则根据全塔热平衡列出提馏段计算表2-35。 根据提馏段 ，

11351176.82+175.54 ＝953613.904+1222.29 ＝9933.186 kg/h

提馏段带入热量 ＝11351176.82+175.54×9933.186 ＝1304848.29 kg/h

2-35主塔提馏段热量平衡计算表

带入热量， kl/h 带出热量，预后甲醇 塔底供热 内回流

总入热 3278.22+2484.29 11345414.31 ×2.68×65.5

11351176.82+175.54 残液 内回流

总出热 953613.904

（2.68×65.5+1046.75） 953613.904+1222.29

kl/h

第三章 精馏塔的设计计算

第3.1节 精馏塔设计的依据及任务 3.1.1设计的依据及来源

本设计依据于化工原理的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。 目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。 3.1.2设计任务及要求

原料：甲醇~水溶液，年产量400000吨

甲醇含量：84%(质量分数)，原料液温度：45℃ 设计要求：塔顶的甲醇含量不小于99%(质量分数) 塔底的甲醇含量不大于0.5%(质量分数)

表3-1 甲醇~水溶液体系的平衡数据

液相中甲醇的含量(摩尔分数) 汽相中甲醇的含量(摩尔分数) 液相中甲醇的含量(摩尔分数) 汽相中甲醇的含量(摩尔分数) 0.0 0.0 0.40 0.614 0.004 0.053 0.45 0.635 0.01 0.11 0.50 0.657 0.02 0.175 0.55 0.678 0.04 0.273 0.60 0.698 0.06 0.34 0.65 0.725 0.08 0.392 0.70 0.755 0.10 0.43 0.75 0.785

0.14 0.482 0.80 0.82 0.18 0.513 0.85 0.855 0.20 0.525 0.894 0.894 0.25 0.551 0.90 0.898 0.30 0.575 0.95 0.942 0.35 0.595 1.0 1.0 第3.2节 计算过程

3.2.1塔型选择 根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为 ，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。 3.2.2操作条件的确定 3.2.2.1 操作压力

由于甲醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压 其中塔顶压力为 塔底压力 3.2.2.2进料状态 虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料 3.2.2.3 加热方式

精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于甲醇~水体系中，甲醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。 3.2.2.4 热能利用

精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。 第3.3节 有关的工艺计算

由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。

原料液的摩尔组成：

同理可求得：

原料液的平均摩尔质量： 同理可求

45℃下，原料液中

由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表3-2。 表3-2 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度

名称 原料液 馏出液 釜残液 84 99 0.5

(摩尔分数) 0.747 0.98 0.03 摩尔质量 28.458 39.81 18.1 沸点温度 /℃ 65.8 72.4 99.98 3.3.1 最小回流比及操作回流比的确定

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