45万吨年甲醇精馏系统毕业设计最终版

兰州理工大学石油化工学院毕业设计 第37页

图2-5 作图法求最小回流比

??P?A349.9547P??

?6.27 B55.8204 RD?yqmin?xy?999.6?859.5057q?xq859.5057?676.7?0.7664

操作回流比可取为最小回流比的1.1～2.0倍，所以取

R?1.2Rmin?1.2×0.7664=0.92

所以，回流比确定为R?0.92

L?R?D?0.92×790.0627=726.8577kmol/h

L'?L?q?F?726.8577+1×

1175.0559=1901.9136kmol/h 兰州理工大学石油化工学院毕业设计 第38页

V'?V?1792.6160kmol/h

表2-15物料衡算表

物料 流量（kmol/h） 组成 物料 物流（kmol/h） 进料F 1175.0559 甲醇0.67 精馏段上升

1791.6160

水0.33 蒸汽量V 提馏段上升

1791.6160

塔顶产品D 790.0627 甲醇0.996 蒸汽量V’

水0.004 精馏段下降

726.8577

液体量L

塔底残液W 384.9932 甲醇0.01 提馏段下降

1901.9136

水0.99 液体量L’

2.4.2热量衡算

1.加热介质和冷却剂的选择 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。但根据国家政策不同，为达到节能减排的目的，本设计选用加压塔顶气800KPa（温度为128.1℃）的甲醇作为加热介质，可以节约能量消耗，节省设备投资。 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。

本设计建厂地区为永城。永城市夏季最热月份日平均气温为32℃。故选用32℃的冷却水,选升温10℃，即冷却水的出口温度为42℃. 根据资料所提供的数据，tD=66.6℃，tW=101.6℃ 注：下标1为甲醇，下标2为水。 2.冷凝器的热负荷

冷凝其的热负荷 QC?V?IVD?ILD? 其中 IVD-----------塔顶上升蒸汽的焓

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ILD-----------塔顶馏出液的焓

对于全凝器作热量衡算（忽略热量损失）

因塔顶馏出液几乎为纯甲醇，故其焓可近似按纯甲醇进行计算，则全凝器的热负荷为（塔顶温度为66.6℃下，甲醇的汽化热为1113.55kJ/kg）

1791.6160×32.04=6.39×107 kJ/h QC?1113.55×

tD?66.6℃下，水的比热容为Cpc?4.184kJ/kg??C

??QC6.39?107WC???1527246.65 kg/h

Cpc??t2?t1?4.184??42?32?3.再沸器的热负荷和加热蒸汽消耗量

常压塔再沸器的加热介质为加压塔塔顶甲醇气

在tW=101.6℃下，甲醇的汽化热为1025.26kJ/kg，水的汽化热为2254.24 kJ/kg 选用800kpa，128.1℃塔顶甲醇为加热介质 再沸器的热负荷为

QB?V'?IVW?ILW?

因釜残液几乎为水，故其焓可按纯水进行计算，即

18.02=40621.40kJ/kmol IVW?ILW?rB'?2254.24×

则 QB?1791.6160×40621.40=7.27×107 kJ/h 加热蒸汽消耗量为

Wc?QC

cpc?t2?t1?在温度128.1℃时甲醇的汽化热为953.5 kJ/kg。则

QB7.27?106Wh???76245.41kg/h

r2113.22.4.3理论塔板数计算

由于本次设计时的相对挥发度是变化的，所以不能用简捷法求得，应用

图解法。

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精馏段操作线方程为 y?截距

xRx?D R?1R?1xD0.996??0.5188 R?10.92?1x连接（xD，xD），（0，D）与q线交于d点，连接（xW，xW）与d点，

R?1得到提馏段操作线、然后，由平衡线与操作线可得精馏塔理论板数，但由于

xW极小，利用作图法画出理论板数，如图所示，梯级数为23块。

图2-6常压塔求理论塔板的图解法

?塔顶温度下：PA=97.9760kpa PB?=26.8572kpa

?PA?D???97.9760/26.8572=3.648

PB?塔底温度下：PA=915.9512kpa PB?=107.8471kpa