甲醇水填料塔 精馏课程设计！ 完整版

Ws??DT?H?0.8116DT?b?s=1762 kg

根据式3-3得塔体费用CH=170741元/年 取M&SI=4.187，Fc=0.2 代入式3-2得J1=185872元/年 5.5冷凝器年运转费用J2

5.5.1冷凝器冷却水最佳出口温度t2,opt的确定

轾Cq?J2X-1=-w+CD犏犏?t2CpXlnX臌1-b[X-1-lnX]

?(R?1)DrD?b?1TD?t1其中 X?，CD?1.3?M&SI?abf1f2Fcb b?1TD?t2KD(TD?t1)t2,opt为

?J2?J?0的解，因为f(X)?2?0为非线性方程，无法直接求解，?t2?t22-b2轾b-1X-1-lnX()()犏+lnX 2犏(X-1)犏臌故应采用数值方法，如牛顿迭代法（需对f(X)求导）。

骣X-1÷f'(X)=CD?÷??桫XlnX÷取?=7200h,a=487,b=0.72,f1=1,f2=6.5, TD=64.58℃, t1=20℃

CP=4.174kJ/(kg??C),KD=1400kJ/(m2?h??C)

代入各项数据可得=49.26℃

5.5.2冷却水用量W及冷凝器传热面积AD的计算 根据式3-10得QD=1725980 kJ/h 根据式3-11,3-12得W=14132kg /h, 5.5.3

t2,optADJ2=45.04 m

2的计算

取Cw=0.0002元/kg, 由式3-13得

J2=55878元/年；

5.6再沸器年运转费用或加热蒸汽费用进料为泡点进料，q=1,

J3

根据式3-14得加热蒸汽的流量Z=879.5 kg/h

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再由式3-5得

J3=215486元/年

5.7填料年折旧费用4 CJ取pa=6384元/m3 ,根据式3-6得4=8788元/年 5.8 汽液负荷 5.8.1汽相负荷

JTD=64.58C下，塔顶蒸汽密度为1.15kg/m3，塔顶M=31.92g/mol

Vh=(R+1)D=48.86kmol/h=1356.18m3/h5.8.2液相负荷

TD=64.58C，回流液密度

rL=752.63kg/m3L=RD=35.75kmol/h=1.52m3/h

5.9 年总费用与回流比的关系

由5.4、5.5、5.6、5.7可以得出常规设计年总费用为J＝403644元/年

表1 常规设计与优化设计的比较

回流比 年总费用 增加费用% 回流比 年总费用 增加费用% 回流比 年总费用 增加费用% 回流比 年总费用 增加费用%

1 649853 63.13 1.025 402071 0.93 1.07 399220 0.21 1.5 457279 14.79

1.00001 493707 23.93 1.03 401658 0.82 1.08 399921 0.39 1.6 474383 19.08

1.001 434275 9.01 1.035 400776 0.6 1.09 400328 0.49 1.7 491301 23.33

1.005 416856 4.64 1.038 0.35 1.1 0.45 1.8 508465 27.63

1.01 409990 2.92 1.04 0.35 1.2 3.28 1.9 525403 31.89

1.015 406321 1.99 1.05 0 1.3 6.93 2 543550 36.44

1.02 403737 1.35 1.06 0.21 1.4 10.76

399781 399799 398376 399212

400188 411424 426002 441259

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660000 J 560000 系列1 460000 360000 0.8 1.2 1.6 R/Rmin 2 2.4 图2 年总费用与回流比关系

6 填料塔水力学性能校核 6.1 泛点率校核 由结果得Ropt=2.603

所以Ropt×ML￠rG=G￠rL(Ropt+1)M1rG=0.02828 rL代入式

20.2骣骣骣urjymLⅱrG鼢2L珑fGL÷?鼢÷log?=-1.6678-1.085log?0.29655log?鼢÷珑?÷ⅱ鼢珑GrLG桫rLg桫桫rGrL得uf=3.1146 m/s 所以泛点率

u=28.53% uf6.2核算径比

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DT800==32>8 dp256.3核算喷淋密度

由手册查得最小润湿率M.W.R=0.08 m3/(m.h) 填料比表面积at=209m2/m3 所以(Lv)min=(M.W.R)?at实际操作中

回流液L=RoptD=2.603?13.11回流液压体积VL=喷淋密度Lv=0.08?20916.72 m3/(m.h)

34.13kmol/h

L状M34.1253331.29==1.45m3 rL752.633600VL3600′1.45==10390.13 m3/(m.h) > (Lv)min

p2pDT0.8244rG=0.02828 rL6.4 填料塔压降

Ropt×ML￠rG=横坐标G￠rL(Ropt+1)M10.2uf2rGjymL纵坐标=0.01772

rLg由文献[7]查Ekert图可得压力降为8.8mmH2O/m 7 附属设备的设计与选型 7.1 塔顶冷凝器

7.1.1 初估冷凝器传热面积 7.1.1.1 冷凝器传热量

QD?VrD?(R?1)DrD?(Ropt?1)DrD 7-1

式中

QD

冷凝器传热量，kJ/h； 精馏段汽相流量，kmol/h；

冷凝器中汽相冷凝潜热，kJ/kmol； 塔顶产品流量，kmol/h；

V rD

D

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