甲醇水精馏塔设计回流比确定
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换热器管子根数 换热管长度（mm） 换热管外径和厚度（mm）
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 换热器2利用热蒸汽提供水再沸需要剩 余热量
取总的传热系数K W/（m2*℃）
逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 减压阀 热量衡算 塔顶液相温度/℃ 塔顶温度下甲醇Cp KJ/(Kg·℃) 塔顶温度下甲醇汽化热（KJ/Kg） 水的汽化热（KJ/Kg） 甲醇流出再沸器温度/℃ 甲醇降温放出热量Q（KJ/h）=部分甲 醇气化吸收热量Q'（KJ/h） 气化部分甲醇的质量流量（Kg/h） 在管程中使这部分气体液化，冷却水 进出冷凝器的温度分别是20℃、50℃ 冷却水进入冷凝器温度℃
沸点温度下水的汽化热（KJ/Kg） 甲醇的汽化热（KJ/Kg） 水再沸需要热量 水再沸需要热量=甲醇液化放出热量+ 甲醇降温放出热量+水蒸气放出热量 Q底=Q甲醇+Q'甲醇 甲醇气相上升量V（koml/h） 塔顶馏出液平均摩尔质量M （kg/kmol） 再沸器温度T0 塔底馏出液温度T 甲醇蒸气经热泵作用后温度Ti
换热器有关计算
取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃ 温差对数平均值 ℃
换热面积A m2
塔顶换热器热量衡算 水蒸气放出热量Q=塔顶料液吸收热量 Q'
热蒸气进入换热器的温度T1 ℃
流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 水蒸气在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃)
0.50 0.0622
68
泡点温度下甲醇密度ρ (kg/m3)
735.8499806
厚度∮（mm） 平衡方程 PV=nRT
其中R为 8.314
厚度∮（mm）
该温度下甲醇密度ρ (kg/m3)
750.051
厚度∮（mm）
厚度∮（mm）
加料板第13块距离地面高度h(m) 由于流体阻力等因素的影响取泵杨程H （m） 进料液体积流量V(m3/s) 离心泵功率P（W） 泵的型号 塔顶液体回流所用泵的选择 塔顶距地面最小高度h（m） 其他因素的影响取杨程H 回流液体积流量V（m3/s） 离心泵功率P（W） 泵的型号
31.5493
103.953 98.930 Tm=(T0+Ti)/2 111.442 113.942 116.442 118.942 121.442 123.942 126.442
2838 44.977 5.023
△T=Ti-T0 14.977 19.977 24.977 29.977 34.977 39.977 44.977
放出热量Q（KJ/h）
水蒸气质量流量（kg/h）
98.930
35.000 63.930 66.965 288.793 4.178 1390007.472
2500 38.930 15.000 25.09147365
22.15904082
进料液进入换热器温度T/ ℃ 流出温度T'/℃ 温差△T/℃ 平均温度Tm/℃ 进料液量（kg/h） Tm下甲醇Cp KJ/(Kg·℃) Tm下水Cp KJ/(Kg·℃) 混合料液在Tm下的热容 KJ/(Kg·℃) 吸收热量Q'（KJ/h） 换热器管子根数 换热管长度（mm） 换热管外径和厚度（mm） 换热器实现换热面积 （m2）
泵的选型
原料液进入精馏塔时泵的选择
10000
843.6020 2.00 0.0458 57
346.6390 65.9447 6.0608 0.5012 15.00 0.2063
230
196.0801
61.1863
753.6176 0.0023 0.50 0.0762
90
288.7932 954.4928 18.0761 0.0015
换热器有关计算
取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃ 温差对数平均值 ℃
换热面积A m2
水蒸气加热进料液 水蒸气放出热量Q=加热进料液吸收热 量Q'
热蒸气进入换热器的温度T1 ℃
流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 水蒸气在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃) 放出热量Q（KJ/h） 水蒸气质量流量（kg/h）
151.645
101.84 49.805 126.7425 2.2598
1770612.580
15731.87898
塔顶料液进入换热器的温 度T1 ℃ 流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 塔顶料液流量（kmol/h） 甲醇在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃) 吸收热量Q'（KJ/h）
144 6000 25*2.5
甲醇汽化热（KJ/Kg） 甲醇降温放出热量Q'113.1185
974.860
815162.6717
967.468
1030903.862
959.982
1251336.69
952.400
1473461.126
944.718
1696902.456
37188126.94
12396.408
3 325777.6033
1523 0.8264 11028939.7 48542844.24
功率为1.06KW 功率为0.85KW
105.325
108.125 110.925 114.425 117.925
饱和蒸汽压/kPa 101.330
143.310
甲醇Cp KJ/(Kg·℃) 3.483 3.517 3.6635 3.8351 3.8937 3.9816 温度/℃ 64.700 100.000
操作费用
塔底水再沸热蒸汽质量流量（kg/h） 加热进料水蒸气质量流量（kg/h） 热蒸汽价格（元/吨） 热蒸汽总费用（元/年） 减压阀处换热器冷却水质量流量 （kg/h） 冷却水价格（元/吨） 冷却水总费用（元/年） 热泵总功率（Kw） 电费（元/度） 热泵消耗总电费（元/年） 操作总费用
5.40
10.00
936.933
1927703.677
66.7
17584.60661
151.645
101.84
40
3000
换热器实现换热面 积（m2）
9.1
25*2.5
型号标记
甲醇Cp KJ/(Kg·℃) 2.9517 3.026 3.127
冷却水体积流量(m⒊ /s)
0.003449656
回流比R=1.6Rmin 塔顶气相温度/℃ 塔顶液相温度/℃ 精馏段平均温度/℃ 进料处温度/℃ 提馏段平均温度/℃ 塔底温度/℃ 再沸器热量衡算 塔底温度/℃ 塔底温度下水的Cp（KJ/(Kg·℃） 塔底压强（kPa） 塔底压强下水的沸点/℃ 沸点温度下水的热容Cp（KJ/(Kg· ℃） 甲醇的热容Cp（KJ/(Kg·℃）
温度/℃ 60
65.31 71.86
1553951.730
1395.726
水的Cp KJ/(Kg·℃)
4.183
4.174
3.443446678
换热器管子根数 换热管长度（mm） 换热管外径和厚度（mm） 换热器实现换热面积 （m2） 型号标记
塔底料液进入换热器的温度T1 ℃
流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 塔底料液流量（kmol/h） 水在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃) 放出热量Q（KJ/h）
2244.616 1003.522 14153338.04
塔顶压强（kPa）
精馏段平均压强（kPa） 进料处压强（kPa）
提馏段平均压强（kPa） 塔底压强（kPa）
备注 内插法计算
温度/℃ 100
110
温度/℃ 98.49
100 110 120 125 130 利用公式计算汽化热 甲醇 水
346.639
151.645
101.84 49.805 126.7425 2.2598 653650.925 5807.683
1174.63 73.701 41.84 56.27506387
2.746795293
进料液进入换热器温度T/ ℃ 流出温度T'/℃ 温差△T/℃ 平均温度Tm/℃ 进料液量（kg/h） Tm下甲醇Cp KJ/(Kg·℃) Tm下水Cp KJ/(Kg·℃) 混合料液在Tm下的热容 KJ/(Kg·℃) 吸收热量Q'（KJ/h） 换热器管子根数 换热管长度（mm） 换热管外径和厚度（mm） 换热器实现换热面积 （m2）
18.22593031 65.38509559 1979135.851
3954 47.692 2.910 16.0124 8.6828
61.186 2.968 1113.365 2373.124 103.953
20 50 12396.408
1395.6 41.186 11.186 23.01642897 13.43804588
65.945 148.9303 82.9857 107.4375 3.6260 3290736.4281 0.6000
1523
换热器实现换热面积 （m2） 型号标记
热蒸汽质量流量（kg/h）
热蒸气进入换热器的温度T1 ℃ 流出换热器的温度T2℃ 换热器管子根数
换热管长度（mm）
换热管外径和厚度（mm）
管内甲醇温度/℃
该温度下液相平均密度ρ（kg/m3） 体积流量V（m3/s) 流速U（m/s） 管内径d（m） 圆整后外径D（mm） 塔底料液排除管径 排液量（kmol/h） 塔底温度下液相平均密度ρ(kg/m3) 塔底温度下液相平均M(kg/kmol) 体积流量V(m3/s) 流速U（m/s） 管内径d（m） 圆整后外径D（mm）
流出温度℃
所需冷却水的质量流量qm(Kg/h) 换热器有关计算 取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 热泵热量衡算 甲醇蒸气进入热泵的温度T ℃ 经热泵作用后甲醇蒸汽温度Ti ℃ △T=Ti-T Tm=（T+Ti）/2 甲醇蒸汽比热容CpKJ/（kg·℃） 热泵对甲醇蒸汽的有用功（KJ/h) 制热系数 热泵功率（KW） 塔底料液和热蒸汽预热进料液 塔底料液和热蒸汽放出热量Q=预热进 料液吸收热量Q'
0.0033 272.5000
2B19A
9.80 10.00 0.0023 168.5737 2B19A
10000 11.8539 284.4944
290
5220.2498 5.4691 131.2592 135
150.5591 6.3030 151.271398
155
17584.60661 5807.683 184
换热器有关计算 取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃ 温差对数平均值 ℃ 换热面积A m2
300 38.715 35.895 37.28724453 43.96828228
辅助设备的计算及选型
观景的选择
进料加热管的管径
管路质量流量F（kg/h）
进料液平均密度ρ（kg/m3） 管内液体流速U（m/s） 管内径d（m） 圆整后外径D（mm） 塔顶甲醇蒸汽的管径 甲醇蒸汽量（kmol/h） 塔顶气相温度/℃ 该温度下甲醇密度ρ（kg/m3） 甲醇蒸汽体积流量V（m3/s） 管内流速U（m/s） 管内径d（m） 圆整后外径D（mm） 回流管管径 回流管内甲醇流量（kmol/h）
118.930 123.930 128.930 133.930 138.930 143.930 148.930 换热器有关计算 取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃
65.945 61.186 71.945 77.944 88.437 98.930 98.930 4.219 117.925 103.953 4.227 3.575
温度/℃ 90 100 110 120 130 140
汽化热（KJ/Kg） 1105.000 2257.000
水Cp KJ/(Kg·℃) 4.208 4.220 4.238 4.250 4.266 4.287 Tc/K 513.150 648.150
甲醇Cp KJ/(Kg·℃)
3.688 3.731 3.774 3.817 3.852 3.881 3.919
储存罐的选择
原料储槽 原料质量流量F（kg/h） 体积流量V（m3/h） 取一天进料为储罐的体积V0（m3） 圆整后（m3） 塔底产品储槽 馏出液质量流量W（kg/h） 体积流量V（m3/h） 取一天进料为储罐的体积V0（m3） 圆整后（m3） 塔顶产品储槽 塔顶产品馏出量（kmol/h） 体积流量V（m3/h） 取一天进料为储罐的体积V0（m3） 圆整后（m3）
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 换热器2利用热蒸汽提供水再沸需要剩 余热量
取总的传热系数K W/（m2*℃）
逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 减压阀 热量衡算 塔顶液相温度/℃ 塔顶温度下甲醇Cp KJ/(Kg·℃) 塔顶温度下甲醇汽化热（KJ/Kg） 水的汽化热（KJ/Kg） 甲醇流出再沸器温度/℃ 甲醇降温放出热量Q（KJ/h）=部分甲 醇气化吸收热量Q'（KJ/h） 气化部分甲醇的质量流量（Kg/h） 在管程中使这部分气体液化，冷却水 进出冷凝器的温度分别是20℃、50℃ 冷却水进入冷凝器温度℃
沸点温度下水的汽化热（KJ/Kg） 甲醇的汽化热（KJ/Kg） 水再沸需要热量 水再沸需要热量=甲醇液化放出热量+ 甲醇降温放出热量+水蒸气放出热量 Q底=Q甲醇+Q'甲醇 甲醇气相上升量V（koml/h） 塔顶馏出液平均摩尔质量M （kg/kmol） 再沸器温度T0 塔底馏出液温度T 甲醇蒸气经热泵作用后温度Ti
换热器有关计算
取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃ 温差对数平均值 ℃
换热面积A m2
塔顶换热器热量衡算 水蒸气放出热量Q=塔顶料液吸收热量 Q'
热蒸气进入换热器的温度T1 ℃
流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 水蒸气在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃)
0.50 0.0622
68
泡点温度下甲醇密度ρ (kg/m3)
735.8499806
厚度∮（mm） 平衡方程 PV=nRT
其中R为 8.314
厚度∮（mm）
该温度下甲醇密度ρ (kg/m3)
750.051
厚度∮（mm）
厚度∮（mm）
加料板第13块距离地面高度h(m) 由于流体阻力等因素的影响取泵杨程H （m） 进料液体积流量V(m3/s) 离心泵功率P（W） 泵的型号 塔顶液体回流所用泵的选择 塔顶距地面最小高度h（m） 其他因素的影响取杨程H 回流液体积流量V（m3/s） 离心泵功率P（W） 泵的型号
31.5493
103.953 98.930 Tm=(T0+Ti)/2 111.442 113.942 116.442 118.942 121.442 123.942 126.442
2838 44.977 5.023
△T=Ti-T0 14.977 19.977 24.977 29.977 34.977 39.977 44.977
放出热量Q（KJ/h）
水蒸气质量流量（kg/h）
98.930
35.000 63.930 66.965 288.793 4.178 1390007.472
2500 38.930 15.000 25.09147365
22.15904082
进料液进入换热器温度T/ ℃ 流出温度T'/℃ 温差△T/℃ 平均温度Tm/℃ 进料液量（kg/h） Tm下甲醇Cp KJ/(Kg·℃) Tm下水Cp KJ/(Kg·℃) 混合料液在Tm下的热容 KJ/(Kg·℃) 吸收热量Q'（KJ/h） 换热器管子根数 换热管长度（mm） 换热管外径和厚度（mm） 换热器实现换热面积 （m2）
泵的选型
原料液进入精馏塔时泵的选择
10000
843.6020 2.00 0.0458 57
346.6390 65.9447 6.0608 0.5012 15.00 0.2063
230
196.0801
61.1863
753.6176 0.0023 0.50 0.0762
90
288.7932 954.4928 18.0761 0.0015
换热器有关计算
取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃ 温差对数平均值 ℃
换热面积A m2
水蒸气加热进料液 水蒸气放出热量Q=加热进料液吸收热 量Q'
热蒸气进入换热器的温度T1 ℃
流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 水蒸气在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃) 放出热量Q（KJ/h） 水蒸气质量流量（kg/h）
151.645
101.84 49.805 126.7425 2.2598
1770612.580
15731.87898
塔顶料液进入换热器的温 度T1 ℃ 流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 塔顶料液流量（kmol/h） 甲醇在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃) 吸收热量Q'（KJ/h）
144 6000 25*2.5
甲醇汽化热（KJ/Kg） 甲醇降温放出热量Q'113.1185
974.860
815162.6717
967.468
1030903.862
959.982
1251336.69
952.400
1473461.126
944.718
1696902.456
37188126.94
12396.408
3 325777.6033
1523 0.8264 11028939.7 48542844.24
功率为1.06KW 功率为0.85KW
105.325
108.125 110.925 114.425 117.925
饱和蒸汽压/kPa 101.330
143.310
甲醇Cp KJ/(Kg·℃) 3.483 3.517 3.6635 3.8351 3.8937 3.9816 温度/℃ 64.700 100.000
操作费用
塔底水再沸热蒸汽质量流量（kg/h） 加热进料水蒸气质量流量（kg/h） 热蒸汽价格（元/吨） 热蒸汽总费用（元/年） 减压阀处换热器冷却水质量流量 （kg/h） 冷却水价格（元/吨） 冷却水总费用（元/年） 热泵总功率（Kw） 电费（元/度） 热泵消耗总电费（元/年） 操作总费用
5.40
10.00
936.933
1927703.677
66.7
17584.60661
151.645
101.84
40
3000
换热器实现换热面 积（m2）
9.1
25*2.5
型号标记
甲醇Cp KJ/(Kg·℃) 2.9517 3.026 3.127
冷却水体积流量(m⒊ /s)
0.003449656
回流比R=1.6Rmin 塔顶气相温度/℃ 塔顶液相温度/℃ 精馏段平均温度/℃ 进料处温度/℃ 提馏段平均温度/℃ 塔底温度/℃ 再沸器热量衡算 塔底温度/℃ 塔底温度下水的Cp（KJ/(Kg·℃） 塔底压强（kPa） 塔底压强下水的沸点/℃ 沸点温度下水的热容Cp（KJ/(Kg· ℃） 甲醇的热容Cp（KJ/(Kg·℃）
温度/℃ 60
65.31 71.86
1553951.730
1395.726
水的Cp KJ/(Kg·℃)
4.183
4.174
3.443446678
换热器管子根数 换热管长度（mm） 换热管外径和厚度（mm） 换热器实现换热面积 （m2） 型号标记
塔底料液进入换热器的温度T1 ℃
流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 塔底料液流量（kmol/h） 水在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃) 放出热量Q（KJ/h）
2244.616 1003.522 14153338.04
塔顶压强（kPa）
精馏段平均压强（kPa） 进料处压强（kPa）
提馏段平均压强（kPa） 塔底压强（kPa）
备注 内插法计算
温度/℃ 100
110
温度/℃ 98.49
100 110 120 125 130 利用公式计算汽化热 甲醇 水
346.639
151.645
101.84 49.805 126.7425 2.2598 653650.925 5807.683
1174.63 73.701 41.84 56.27506387
2.746795293
进料液进入换热器温度T/ ℃ 流出温度T'/℃ 温差△T/℃ 平均温度Tm/℃ 进料液量（kg/h） Tm下甲醇Cp KJ/(Kg·℃) Tm下水Cp KJ/(Kg·℃) 混合料液在Tm下的热容 KJ/(Kg·℃) 吸收热量Q'（KJ/h） 换热器管子根数 换热管长度（mm） 换热管外径和厚度（mm） 换热器实现换热面积 （m2）
18.22593031 65.38509559 1979135.851
3954 47.692 2.910 16.0124 8.6828
61.186 2.968 1113.365 2373.124 103.953
20 50 12396.408
1395.6 41.186 11.186 23.01642897 13.43804588
65.945 148.9303 82.9857 107.4375 3.6260 3290736.4281 0.6000
1523
换热器实现换热面积 （m2） 型号标记
热蒸汽质量流量（kg/h）
热蒸气进入换热器的温度T1 ℃ 流出换热器的温度T2℃ 换热器管子根数
换热管长度（mm）
换热管外径和厚度（mm）
管内甲醇温度/℃
该温度下液相平均密度ρ（kg/m3） 体积流量V（m3/s) 流速U（m/s） 管内径d（m） 圆整后外径D（mm） 塔底料液排除管径 排液量（kmol/h） 塔底温度下液相平均密度ρ(kg/m3) 塔底温度下液相平均M(kg/kmol) 体积流量V(m3/s) 流速U（m/s） 管内径d（m） 圆整后外径D（mm）
流出温度℃
所需冷却水的质量流量qm(Kg/h) 换热器有关计算 取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 热泵热量衡算 甲醇蒸气进入热泵的温度T ℃ 经热泵作用后甲醇蒸汽温度Ti ℃ △T=Ti-T Tm=（T+Ti）/2 甲醇蒸汽比热容CpKJ/（kg·℃） 热泵对甲醇蒸汽的有用功（KJ/h) 制热系数 热泵功率（KW） 塔底料液和热蒸汽预热进料液 塔底料液和热蒸汽放出热量Q=预热进 料液吸收热量Q'
0.0033 272.5000
2B19A
9.80 10.00 0.0023 168.5737 2B19A
10000 11.8539 284.4944
290
5220.2498 5.4691 131.2592 135
150.5591 6.3030 151.271398
155
17584.60661 5807.683 184
换热器有关计算 取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃ 温差对数平均值 ℃ 换热面积A m2
300 38.715 35.895 37.28724453 43.96828228
辅助设备的计算及选型
观景的选择
进料加热管的管径
管路质量流量F（kg/h）
进料液平均密度ρ（kg/m3） 管内液体流速U（m/s） 管内径d（m） 圆整后外径D（mm） 塔顶甲醇蒸汽的管径 甲醇蒸汽量（kmol/h） 塔顶气相温度/℃ 该温度下甲醇密度ρ（kg/m3） 甲醇蒸汽体积流量V（m3/s） 管内流速U（m/s） 管内径d（m） 圆整后外径D（mm） 回流管管径 回流管内甲醇流量（kmol/h）
118.930 123.930 128.930 133.930 138.930 143.930 148.930 换热器有关计算 取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃
65.945 61.186 71.945 77.944 88.437 98.930 98.930 4.219 117.925 103.953 4.227 3.575
温度/℃ 90 100 110 120 130 140
汽化热（KJ/Kg） 1105.000 2257.000
水Cp KJ/(Kg·℃) 4.208 4.220 4.238 4.250 4.266 4.287 Tc/K 513.150 648.150
甲醇Cp KJ/(Kg·℃)
3.688 3.731 3.774 3.817 3.852 3.881 3.919
储存罐的选择
原料储槽 原料质量流量F（kg/h） 体积流量V（m3/h） 取一天进料为储罐的体积V0（m3） 圆整后（m3） 塔底产品储槽 馏出液质量流量W（kg/h） 体积流量V（m3/h） 取一天进料为储罐的体积V0（m3） 圆整后（m3） 塔顶产品储槽 塔顶产品馏出量（kmol/h） 体积流量V（m3/h） 取一天进料为储罐的体积V0（m3） 圆整后（m3）