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10万吨/年甲醇精馏装置计算说明书

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10万吨/年甲醇精馏装置塔设备计算书

第一部分：计算说明
1. 塔设备水力学计算按业主提供的：
预精馏塔Ф1200mm，48层塔板，单液流；
加压塔Ф1600mm，85层塔板，单液流；
常压塔Ф2200mm（此次不做计算）进行计算。
2. 本次设计的该装置粗甲醇流量按（10万吨/年）17704 kg/h考虑。
3. 精甲醇的纯度为99.9964 %，甲醇回收率为99.265 %。

第二部分： 公用工程计算结果

（1）公用工程条件：
低压饱和蒸汽：压力 0.5MPa（G），T=158℃的饱和温度。
冷却水：供应温度 32℃, 0.4 MPa；
返回温度42℃，0.25 MPa。

（2）公用工程消耗：

设备
预精馏塔（T1）
（×106 kJ/h）
加压精馏塔（T2）（×106 kJ/h）
常压精馏塔（T3）（×106 kJ/h）
合计
再沸器负荷
7.6355
25.9639
26.2052
59.8046
冷凝器负荷
-5.7215
-23.4201
-27.4113
-56.5529

低压蒸汽：21.67 t/h，单耗： 1.37 t蒸汽/t精甲醇；
冷却水：1354.88 t/h，单耗： 85.69t蒸汽/t精甲醇。

第三部分： 水力学计算结果

装置名称
10万吨/年甲醇精馏装置
塔器名称
预精馏塔
塔 段
精馏段
理论级序号
2-11
塔盘范围
1-20

水力学计算结果
负荷范围 %
泛点率 %
降液管停留时间 s
降液管清液层高度 mm
降液管内流速 m/s
降液管底隙流速 m/s
空塔气速 m/s
阀孔气速 m/s
阀孔动能因子
堰上清液层高度 mm
板上清液层高度 mm
干板压降 Pa
总板压降 Pa
100.0
56.6
22.9
129.4
0.017
0.056
1.051
8.753
9.92
11.68
68.0
285.36
505.47
60.0
33.9
38.1
125.7
0.010
0.034
0.631
8.252
5.952
8.12
68.0
260.96
481.07
120.0
67.9
19.0
130.8
0.021
0.048
1.261
10.504
11.904
12.89
68.0
294.61
514.72

塔板结构尺寸
塔直径 mm
塔板间距 mm
液流型式
阀孔规格 mm
开孔率 %
降液管面积率 %
堰长 mm
降液管顶宽 mm
降液管底宽 mm
出口堰高 mm
降液管底隙 mm
每板浮阀数（个）
操作弹性
1200
400
单流型
78.5×13
12.0
9.77
864
184.8
184.8
45
37
133
3.61

塔板负荷性能图
1—雾沫夹带线 2— 降液管液泛线 3—操作线 4—泄漏线 5—液相负荷下限线 6—液相负荷上限线 O—操作点 O’’—最小负荷点 O’—最大负荷点

基础数据
气体流量 kg/h
气体密度 kg/m3
气体粘度 cP
液体流量 kg/h
液体密度 kg/m3
液体粘度 cP
液体表面张力dyn/cm
5496
1.285
0.011
5206
747.9
0.307
19.45

装置名称
10万吨/年甲醇精馏装置
塔器名称
预精馏塔
塔 段
提馏段
理论级序号
12-34
塔盘范围
21—48

水力学计算结果
负荷范围 %
泛点率 %
降液管停留时间 s
降液管清液层高度 mm
降液管内流速 m/s
降液管底隙流速 m/s
空塔气速 m/s
阀孔气速 m/s
阀孔动能因子
堰上清液层高度 mm
板上清液层高度 mm
干板压降 Pa
总板压降 Pa
100.0
72.2
5.1
163.3
0.078
0.289
1.206
8.62
9.99
32.5
77.5
284.6
510.3
60.0
43.3
8.5
151.7
0.047
0.173
0.724
5.17
5.99
23.1
67.6
260.3
485.9
120.0
80.0
4.2
170.2
0.095
0.347
1.445
10.34
12.41
36.7
81.7
293.8
519.5

塔板结构尺寸
塔直径 mm
塔板间距 mm
液流型式
阀孔规格 mm
开孔率 %
降液管面积率 %
堰长 mm
降液管顶宽 mm
降液管底宽 mm
出口堰高 mm
降液管底隙 mm
每板浮阀数（个）
操作弹性
1200
400
单流型
78.5×13
13.9
9.77
864
184.8
184.8
45
37
155
3.12

塔板负荷性能图
1—雾沫夹带线 2— 降液管液泛线 3—操作线 4—泄漏线 5—液相负荷下限线 6—液相负荷上限线 O—操作点 O’’—最小负荷点 O’—最大负荷点

基础数据
气体流量 kg/h
气体密度 kg/m3
气体粘度 cP
液体流量 kg/h
液体密度 kg/m3
液体粘度 cP
液体表面张力dyn/cm
6602
1.345
0.011
23998
766.9
0.301
28.50

装置名称
10万吨/年甲醇精馏装置
塔器名称
加压精馏塔
塔 段
精馏段
理论级序号
2-39
塔盘范围
1-74

水力学计算结果
负荷范围 %
泛点率 %
降液管停留时间 s
降液管清液层高度 mm
降液管内流速 m/s
降液管底隙流速 m/s
空塔气速 m/s
阀孔气速 m/s
阀孔动能因子
堰上清液层高度 mm
板上清液层高度 mm
干板压降 Pa
总板压降 Pa
100.0
61.4
10.9
145.4
0.037
0.172
0.501
3.812
9.96
23.5
68.0
264.9
491.9
60.0
36.8
18.1
117.9
0.022
0.103
0.301
2.287
5.98
16.8
61.2
95.4
322.3
120.0
73.7
9.1
171.3
0.044
0.206
0.602
4.574
11.95
26.6
71.0
381.5
608.4

塔板结构尺寸
塔直径 mm
塔板间距 mm
液流型式
阀孔规格 mm
开孔率 %
降液管面积率 %
堰长 mm
降液管顶宽 mm
降液管底宽 mm
出口堰高 mm
降液管底隙 mm
每板浮阀数（个）
操作弹性
1600
400
单流型
78.5×13
13.2
9.77
1152
246.4
246.4
44
36
259
3.50

塔板负荷性能图
1—雾沫夹带线 2— 降液管液泛线 3—操作线 4—泄漏线 5—液相负荷下限线 6—液相负荷上限线 O—操作点 O’’—最小负荷点 O’—最大负荷点

基础数据
气体流量 kg/h
气体密度 kg/m3
气体粘度 cP
液体流量 kg/h
液体密度 kg/m3
液体粘度 cP
液体表面张力dyn/cm
24768
6.828
0.013
17677
680.469
0.171
13.31

装置名称
10万吨/年甲醇精馏装置
塔器名称
加压精馏塔
塔 段
提馏段
理论级序号
40-44
塔盘范围
75-85

水力学计算结果
负荷范围 %
泛点率 %
降液管停留时间 s
降液管清液层高度 mm
降液管内流速 m/s
降液管底隙流速 m/s
空塔气速 m/s
阀孔气速 m/s
阀孔动能因子
堰上清液层高度 mm
板上清液层高度 mm
干板压降 Pa
总板压降 Pa
100.0
61.1
5.7
175.1
0.074
0.358
0.49
3.85
9.96
41.6
75.0
264.9
533.1
60.0
36.7
9.5
137.9
0.044
0.215
0.29
2.31
5.98
25.9
69.5
95.3
363.5
120.0
73.3
4.7
200.0
0.089
0.429
0.59
4.62
11.95
41.1
84.7
381.5
649.7

塔板结构尺寸
塔直径 mm
塔板间距 mm
液流型式
阀孔规格 mm
开孔率 %
降液管面积率 %
堰长 mm
降液管顶宽 mm
降液管底宽 mm
出口堰高 mm
降液管底隙 mm
每板浮阀数（个）
操作弹性
1600
420
单流型
78.5×13
12.7
9.77
1152
246.4
246.4
44
36
251
2.83

塔板负荷性能图
1—雾沫夹带线 2— 降液管液泛线 3—操作线 4—泄漏线 5—液相负荷下限线 6—液相负荷上限线 O—操作点 O’’—最小负荷点 O’—最大负荷点

基础数据
气体流量 kg/h
气体密度 kg/m3
气体粘度 cP
液体流量 kg/h
液体密度 kg/m3
液体粘度 cP
液体表面张力dyn/cm
23786
6.705
0.013
34951
700.901
0.171
21.58

第四部分：模拟计算
（1）模拟流简图

（2）物流表

STREAM ID FEED-S1 S2 S3 S4
PHASE LIQUID VAPOR LIQUID LIQUID
THERMO ID NRTL01 NRTL01 NRTL01 NRTL01

FLUID WEIGHT PERCENTS
1 CO2 0.9658 58.9641 0.0000 0.0000
2 CO 0.0126 0.7678 0.0000 0.0000
3 H2 1.6097E-03 0.0983 0.0000 0.0000
4 N2 0.0105 0.6388 0.0000 0.0000
5 PROPANOL 0.1006 2.2468E-09 0.1023 0.1023
6 H2O 17.8073 4.4762E-05 18.1038 18.1038
7 METHANE 0.0133 0.8108 0.0000 0.0000
8 METHANOL 80.6860 18.5658 81.7204 81.7204
9 DME 0.3018 18.4263 0.0000 0.0000
10 ACETONE 0.0503 1.7282 0.0224 0.0224
11 ETHANOL 0.0503 1.0665E-05 0.0511 0.0511

TOTAL RATE, KG/HR 17704.8008 290.0001 17414.8007 17414.8007

TEMPERATURE, C 40.0000 33.7251 74.7982 75.0755
PRESSURE, KPA 500.0000 110.0000 126.5000 800.0000
ENTHALPY, M*KJ/HR 1.9911 0.1147 3.7905 3.8057
MOLECULAR WEIGHT 28.2394 40.0250 28.1016 28.1016
WEIGHT FRAC VAPOR 0.0000 1.0000 0.0000 0.0000
WEIGHT FRAC LIQUID 1.0000 0.0000 1.0000 1.0000

STREAM ID S5 S6 S7 S8
NAME
PHASE LIQUID LIQUID LIQUID LIQUID
THERMO ID NRTL01 NRTL01 NRTL01 NRTL01

FLUID WEIGHT PERCENTS
1 CO2 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
2 CO 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
3 H2 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
4 N2 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
5 PROPANOL 0.1023 0.1722 0.1722 1.2358E-12
6 H2O 18.1038 30.4757 30.4758 1.0743E-03
7 METHANE 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
8 METHANOL 81.7204 69.2644 69.2643 99.9462
9 DME 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
10 ACETONE 0.0224 2.5034E-03 2.5033E-03 0.0514
11 ETHANOL 0.0511 0.0852 0.0852 1.2648E-03

TOTAL RATE, KG/HR 17414.8007 10344.8452 10344.8014 7069.9555

TEMPERATURE, C 86.0000 132.1545 116.1992 123.2632
PRESSURE, KPA 800.0000 721.5000 721.5000 700.0000
ENTHALPY, M*KJ/HR 4.4122 4.4857 3.8792 2.4703
MOLECULAR WEIGHT 28.1016 25.9196 25.9196 32.0494
WEIGHT FRAC VAPOR 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
WEIGHT FRAC LIQUID 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

STREAM ID S9 （精甲醇） S10 S11 S13
NAME
PHASE LIQUID LIQUID LIQUID VAPOR
THERMO ID NRTL01 NRTL01 NRTL01 NRTL01

FLUID WEIGHT PERCENTS
1 CO2 0.0000 0.0000 0.0000 58.9641
2 CO 0.0000 0.0000 0.0000 0.7678
3 H2 0.0000 0.0000 0.0000 0.0983
4 N2 0.0000 0.0000 0.0000 0.6388
5 PROPANOL 1.2170E-19 3.5108 0.5570 2.2468E-09
6 H2O 6.7368E-10 22.7297 98.5884 4.4762E-05
7 METHANE 0.0000 0.0000 0.0000 0.8108
8 METHANOL 99.9964 53.6552 0.5789 18.5658
9 DME 0.0000 0.0000 0.0000 18.4263
10 ACETONE 3.6234E-03 4.8331E-08 1.2576E-13 1.7282
11 ETHANOL 2.1444E-05 20.1042 0.2757 1.0665E-05

TOTAL RATE, KG/HR 7146.9982 50.1232 3147.8032 290.0001

TEMPERATURE, C 66.5811 80.5185 107.7552 33.7251
PRESSURE, KPA 10.0000 136.0000 140.0000 110.0000
ENTHALPY, M*KJ/HR 1.2359 6.1826 1.4382 0.1147
MOLECULAR WEIGHT 32.0427 29.1458 18.1626 40.0250
WEIGHT FRAC VAPOR 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000
WEIGHT FRAC LIQUID 1.0000 1.0000 1.0000 0.0000

（3）模拟计算结果

UNIT 1, 'T1'
---------- NET FLOW RATES ----------- HEATER
TRAY TEMP PRESSURE LIQUID VAPOR FEED PRODUCT DUTIES
DEG C KPA KG-MOL/HR M*KJ/HR
------ ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------------
1C 33.7 110.00 152.2 7.2V -5.7214
2 65.2 110.00 162.3 159.4
3 65.7 110.50 162.4 169.6
4 65.9 111.00 162.4 169.7
5 66.1 111.50 162.4 169.7
6 66.2 112.00 162.5 169.7
7 66.3 112.50 162.4 169.7
8 66.5 113.00 162.4 169.7
9 66.8 113.50 162.1 169.6
10 67.3 114.00 161.4 169.3
11 68.3 114.50 159.7 168.7
12 70.6 115.00 828.4 167.0 627.0M
13 71.6 115.50 830.1 208.7
14 71.7 116.00 830.4 210.4
15 71.8 116.50 830.6 210.7
16 71.9 117.00 830.8 210.9
17 72.0 117.50 831.1 211.1
18 72.2 118.00 831.3 211.3
19 72.3 118.50 831.5 211.6
20 72.4 119.00 831.7 211.8
21 72.5 119.50 831.9 212.0
22 72.6 120.00 832.1 212.2
23 72.7 120.50 832.3 212.4
24 72.8 121.00 832.6 212.6
25 72.9 121.50 832.8 212.8
26 73.0 122.00 833.0 213.1
27 73.1 122.50 833.2 213.3
28 73.2 123.00 833.4 213.5
29 73.4 123.50 833.6 213.7
30 73.5 124.00 833.8 213.9
31 73.6 124.50 834.0 214.1
32 73.7 125.00 834.2 214.3
33 73.8 125.50 834.3 214.5
34 74.0 126.00 833.8 214.6
35R 74.8 126.50 214.1 619.7L 7.6355
REFLUX RATIOS

-------- REFLUX RATIOS --------
MOLAR WEIGHT STD L VOL
--------- --------- ---------
REFLUX / FEED STREAM FEED-S1 0.2427 0.2802 0.2906
REFLUX / VAPOR DISTILLATE 21.0000 17.1064 16.3713

UNIT 2, 'T2'

---------- NET FLOW RATES ----------- HEATER
TRAY TEMP PRESSURE LIQUID VAPOR FEED PRODUCT DUTIES
DEG C KPA KG-MOL/HR M*KJ/HR
------ ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------------
1C 123.3 700.00 551.5 220.6L -23.4201
2 123.3 700.00 551.5 772.1
3 123.3 700.50 551.5 772.1
4 123.3 701.00 551.5 772.1
5 123.3 701.50 551.6 772.1
6 123.4 702.00 551.6 772.2
7 123.4 702.50 551.7 772.2
8 123.4 703.00 551.7 772.3
9 123.5 703.50 551.7 772.3
10 123.5 704.00 551.8 772.3
11 123.5 704.50 551.8 772.4
12 123.5 705.00 551.8 772.4
13 123.6 705.50 551.8 772.4
14 123.6 706.00 551.9 772.4
15 123.6 706.50 551.9 772.5
16 123.6 707.00 551.9 772.5
17 123.7 707.50 551.9 772.5
18 123.7 708.00 551.9 772.5
19 123.7 708.50 551.9 772.5
20 123.8 709.00 551.8 772.4
21 123.8 709.50 551.8 772.4
22 123.9 710.00 551.7 772.4
23 123.9 710.50 551.6 772.3
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44 129.