年产万吨甲醇制二甲醚生产工艺的初步设计

二甲醚的比热容采用摩尔定压方程Cp,m?A?BT?CT2?DT3计算得出（数据来自于化学工程师手册P59），甲醇的比热容查自于化工工艺手册上册2-702

tD温度下：Cp1?15.96 kcal/(kmol〃℃)=66.83kJ/(kmol〃K)，

Cp2?10.59kcal/(kmol〃℃)=44.36 kJ/(kmol〃K)

CpD?Cp1?xD?Cp2?(1?xD)?66.83?0.9986?44.36?(1?0.9986)?66.80kJ/(kmol?K)

tW温度下：Cp1?19.13 kcal/(kmol〃℃)=80.11 kJ/(kmol〃K)，

Cp2?11.48 kcal/(kmol〃℃)=48.06 kJ/(kmol〃K)

CpW?Cp1?xW?Cp2?(1?xW)?80.11?0.003483?48.06?(1?0.003483)?48.17kJ/(kmol?K)

tD温度下：?1?389.19kJ/kg ?2?1172.12kJ/kg

???1?xD??2?(1?xD)?389.19?0.9986?1172.12?(1?0.9986)?390.29kJ/kg

注：数据来源于化工工艺设计手册[3]2-819

塔顶 M?M1?xD?M2?(1?xD)?46.07?0.9986?32.04?(1?0.9986)?46.05kg/kmol （2）塔顶以0℃为基准，0℃时塔顶上升气体的焓值为 QV

QV?V?Cp?tD?V???268.942?66.80?32.95?268.942?390.29?46.05?5424993.68kJ/h

（3）回流液的焓QR

Cp1?15.99 kcal/(kmol〃℃)=66.95kJ/(kmol〃K) Cp2?10.63 kcal/(kmol〃℃)=44.51kJ/(kmol〃K)

Cp?Cp1?xD?Cp2?(1?xD)?66.95?0.9986?44.51?(1?0.9986)?66.92kJ/(kmol?K) ??182.66?66.92?33.82?413402.4kJ/h QR?L?Cp?tD（4）馏出液的焓 QD

因为馏出口与回流口组成一样，所以Cp?66.92kJ/(kmol?K)

QD?D?Cp?tD?87.819?66.92?32.95?193642.12kJ/h

37

（5）冷凝器消耗 QC

QC?QV?QR?QD?5424993.68?413402.4?193642.124?4817949.156kJ/h

（6）进料口的焓 QF

tF温度下：Cp1?70.02kJ/(kmol?K)， Cp2?10.83 kcal/(kmol〃℃)=45.33 kJ/(kmol〃K)

Cp?Cp1?xF?Cp2?(1?xF)?70.02?0.3906?45.33?(1?0.3906)?54.97kJ/(kmol?K)

所以 QF?F?Cp?tF?225.739?54.97?56.28?698371.36kJ/h （7）塔底残液焓 QW

QW?W?Cp?tW?137.92?48.17?126.94?843339.4kJ/h

（8）再沸器（全塔范围列衡算式）

设再沸器损失能量 Q损?0.1QB QB?QF?QC?QW?Q损?QD

0.9QB?QC?QW?QD?QF?4817949.156?843339.4?193642.125?698371.36?5156559.321kJ/h

所以，QB?5729510.36kJ/h

表24 热量衡算结果表

平均比热 [kJ/(kmol〃K)] 热量Q（kJ/h）

进料 55.85 179947.73

冷凝器 4817949.156

塔顶馏出液 65.60 193642.12

塔底釜残液 48.17 843339.4

再沸器 5729510.36

4.3.3 理论塔板数的计算

塔顶温度下，?D?1.88 塔底温度下， ?W?1.59 则全塔平均相对挥发度：?m? Nmin?D??W?1.88?1.59?1.73

??xD??1?xW?lg????1?x?D??xW???R?Rmin?0.2532 /lg??22.31 ??mR?1?? 38