内容发布更新时间 : 2024/12/25 14:12:14星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
可得：
(0－0.0017) / (0－0.000225) ＝ (100－99.41) / (100－tW)
tW＝99.93°C (3)塔进料温度tF
温度t/°C
的摩尔分数
86.93 tF 85.37
0.1079 xF ＝0.111 0.1289
的摩尔分数 0.4400 / 0.4776
液相中甲醇
汽相中甲醇
（来源自表二）
可得：
(0.1289－0.1079) / (0.111－0.1079) ＝ (85.37－86.93) / ( tF－86.93)
tF＝86.7°C
2、热量衡算
(1)冷凝器的热负荷
冷凝器的热负荷 Qc＝(R＋1) D (IVD－ILD) 其中 IVD ——塔顶上升的蒸汽的焓 ILD ——塔顶熘出液的焓 IVD－ILD＝xD ?HV甲＋(1－xD) ?HV水
其中 ?HV甲 ——甲醇的蒸发潜热
?HV水
——水的蒸发潜热
蒸发潜热与温度的关系：?H V2＝ ?HV1 [(1－Tr2) / (1－Tr1)] 0.38
表四 沸点下蒸发潜热列表[3]
蒸发潜热 ?Hr / (kJ/ kmol)
35286.731 40724.152
Tc / K 512.6 647.3
组分 甲醇 水
沸点t /°C 64.7 100
塔顶温度下的潜热计算：tD＝65.19°C时
对甲醇，Tr1＝T1/ Tc＝(273.15＋65.19) / 512.6＝0.66
Tr2＝T2 / Tc＝(273.15＋64.7) / 512.6＝0.659
蒸发潜热HV甲＝35286.731×[(1－0.66) / (1－0.659)] 0.38＝35247.37 kJ/ kmol 对水，同理可得，Tr2＝T2 / Tc＝0.523
Tr1＝T1 / Tc＝0.576
蒸发潜热?HV水＝40724.152×[(1－0.523)/(1－0.576)]0.38＝42581.49 kJ/kmol 对全凝器做热量衡算(忽略热量损失) Qc＝(R＋1) D (IVD－ILD)
泡点回流，塔顶含甲醇量高，与露点接近，可得 IVD－ILD＝xD ?H甲＋(1－xD)?H水
IVD－ILD＝0.965×35247.37＋(1－0.965)× 42581.49＝35504.07 kJ/kmol Qc＝(R＋1)D(IVD－ILD)＝4.03×9.786×35504.07＝1400194.48 kJ/h
(2)冷却介质消耗量
常温下t＝35°C 时，Cpc＝1 kcal (kg?°C)－1 且1 kcal/kmol＝4.1868 kJ/kmol
可得 Wc ＝Qc/ [Cpc(t2－t1)]＝(1456723.6/4.1868) / [1×(45－35)]
＝34793.2 kg/h
(3)加热器的热负荷及全塔热量衡算
表五 甲醇，水不同温度下的比热容[单位：kcal/(kg?°C) ]
组分 甲醇 水
tD ＝65.19 °C 0.725 0.999
tF ＝86.7 °C 0.78 1.003
0.753 1.001 平均值
tW ＝99.93 °C 0.84 1.008
tF ＝86.7 °C 0.78 1.003
0.81 1.006 平均值
可得 ：甲醇 Cp1ave×(tD－ tF)＝0.753×(65.19－86.7)＝－16.20
Cp1ave’ ×(tW － tF)＝0.81×(99.93－86.7)＝－10.716
水 Cp2ave×(tD－ tF)＝1.001×(65.19－86.7)＝－21.53
Cp2ave’ ×(tW － tF)＝1.006×(99.93－86.7)＝13.31
∫ Cp(D~F) dt ＝[Cp1avexD’＋Cp2ave(1－xD’)] × (65.19－86.7)
＝[0.753×0.98＋1.001×0.02]×(－21.51)＝－16.32
∫ Cp(W~F) dt ＝[Cp1ave’xW’＋Cp2ave’(1－xW’)]×(99.93－86.7)
＝[0.82×0.0004＋1.006×0.9996]×13.23＝13.31
且已知 D＝9.786 kmol/h W＝75.447 kmol/h
D’＝308.36 kg/h
W’＝1358.3 kg/h
QD＝D’∫Cp(D~F)dt ＝308.36×(－16.32)＝－5032.43 kcal/h＝－1201.98 kJ/h QW＝W’ ∫Cp(W~F)dt＝1358.3×13.308＝18076.26 kcal/h＝4317.44 kJ/h
对全塔进行热量衡算 QF＋QS＝QD＋QW＋QC
以进料温度所对应的焓值为基准做热量衡算：
QS＝QD＋QW＋QC－QF
＝－1201.98＋4317.44＋1456723.6－0＝1459838.1 kJ/h
＝ 1.46×106 kJ/h
塔釜热损失为10％，QS’＝ QS / 0.9 = 1.622×106 kJ/h 其中 QS —— 加热器理想热负荷
QS’
—— 加热器实际热负荷
QD —— 塔顶熘出液带出热量
QW ——
塔底带出热量
(5)加热蒸汽消耗量
当T＝406.45K ，p=300kPa ，?Hr水蒸气 ＝ 2168.1 kJ/kg Wh ＝QS’/ ?Hr水蒸气 = 1.622×106 / 2168.1 = 748.12 kg/h
表六 热量衡算数据结果列表
符号 QC WC QF
QD QW QS’ 数1456723.6 34793.2 －1174.95
值
kg/h
kg/h
0
4317.44 1.622×106
kJ/h
kJ/h
kJ/h
五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算
1、塔顶条件下的流量及物性参数
xD’＝98% ， xD＝0.965 ， MLD＝MVD＝31.51 kg/kmol ，
D＝ 9.786 kmol/h ， D’＝308.36 kg/h，tD＝65.19°C (1)汽相密度：
Wh 748.12 kg/h
ρVD＝(MVD/22.4)×(TO/T)×(p/po)＝(31.51/22.4)×[273.15/(273.15＋65.655)] ＝1.134 kg/m3
(2) 液相密度：
tD＝65.19°C ， 查常用溶剂相对密度表可得：ρ甲醇＝ 735 kg/m3
表七 不同温度下水的密度
温度t/°C 60 tD＝65.19°C
70
密度ρ/ (kg/m3)
983.2 ρ水 977.78
内插法求解 (977.78－983.2) / (977.78－ρ水)＝(70－60) / (70－65.19) 可得ρ水＝980.135 kg/m3
1/ρLD ＝ xD’/ρ甲醇 ＋ (1－ xD’)/ ρ水 ， ρLD ＝740.74 kg/m3 (3)液相粘度：
tD＝65.19°C ，查有机化合物液体粘度表可得，μ甲醇＝0.33 mPa?s
表八 不同温度下水的粘度
温度t/°C 60 tD＝65.19°C
70
粘度μ/(mPa?s)
0.47 μ水 0.414
内插法求解 (0.414－0.47)/(0.414－μ水)＝(70－60)/(70－65.19) 可得μ水＝0.43 mPa?s
lg?L?xlg?CH3OH?(1?x)lg?H2O， μLD＝0.334 mPa?s (4)液体表面张力：
tD＝65.19°C ，查醇类水溶液表面张力图可得，σ甲醇＝26.5mN/m
表九 不同温度下水的表面张力
温度/°C 60 tD＝65.19
表面张力σ/(mN/m)
67.5 σ水
70 65.6
内插法求解 (65.6－67.5)/(σ水－67.5)＝(70－60)/(65.19－60) 可得σ水＝65.14 mN/m
σLD＝σ甲醇× xD＋σ水×(1－ xD)＝26.5×0.965＋65.14×0.035＝27.853 mN/m
表十 精熘塔顶部数据结果列表
符号 MLD MVD ρVD ρLD μLD 数值
31.51 31.51 1.134 746.27 0.334 kg/kmol
kg/kmol
kg/m3
kg/m3
mPa?s
2、塔底条件下的流量及物性参数：
xw’ ＝ 0.04% ，xW ＝0.0225% ，MVW ＝MLW＝18.00315 kg/kmol ， W’＝ 1358.05 kg/h ，tW＝99.93°C (1)汽相密度：
ρVW＝(MVW/22.4)×(TO/T)×(p/po)＝(18.00/22.4)×[273.15/(273.15＋99.93)] ＝0.588 kg/m3
(2)液相密度：tW＝99.93°C ，近似可以看成是100°C
ρLD ＝958.4 kg/m3 (3)液相粘度：
tW＝99.93°C ，查饱和水的物性参数表可得，μ水＝0.288 mPa?s μLW ≈μ水＝0.288 mPa?s (4)液体表面张力：
tLW＝99.93°C ，查饱和水的物性参数表可得，σ水＝60.0mN/m σLD＝σ甲醇× xD ＋σ水×(1－ xD) ≈σ水＝60.0mN/m
表十一 精熘塔底部数据结果列表
符号 MLW MVW ρVW ρLW μLW 数值
18.00 18.00 0.588 958.4 0.288 kg/kmol
kg/kmol
kg/m3
kg/m3
mPa?s
3 、进料条件下的流量及物性参数：
xF’ ＝ 18.2% ，xF ＝11.1% ，MLF ＝19.554 kg/kmol ，
σLD 27.853 mN/m
σLW 60.0 mN/m