焦?fàn)t煤氣合成甲醇工藝設(shè)計(jì)年產(chǎn)10萬(wàn)噸

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目錄目錄 1.11.1 甲醇的國(guó)內(nèi)外發(fā)展甲醇的國(guó)內(nèi)外發(fā)展35 畢業(yè)設(shè)計(jì)心得體會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)心得體會(huì).446 6 致謝致謝 45精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 1 1 . .緒緒論論1.11.1 甲醇的國(guó)內(nèi)外發(fā)展甲醇的國(guó)內(nèi)外發(fā)展 甲醇作為及其重要的有機(jī)化工原料，是碳一化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。長(zhǎng)期以來(lái)，甲醇都是被作為農(nóng)藥，醫(yī)藥，染料等行業(yè)的工業(yè)原料，但隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，甲醇將被應(yīng)用于越來(lái)越多的領(lǐng)域。 1. 生產(chǎn)的發(fā)展 1） 世界甲醇工業(yè)的發(fā)展總體上說(shuō)，世界甲醇工業(yè)從 90 年代開始經(jīng)歷了 1991-1998 的供需平衡，1

2、998-1999 的供大于求，從 2000 年初至今的供求基本平衡三個(gè)基本階段。1據(jù) Nexant Chen Systems 公司的最新統(tǒng)計(jì)，全球 2004 年甲醇生產(chǎn)能力為4226.5 萬(wàn) t/a2以下是最近幾年的甲醇需求統(tǒng)計(jì)。 全球主要地區(qū)甲醇消費(fèi)構(gòu)成2001 年2002 年2003 年2004 年按用途分甲醛940(31)970(32)1010(32)1050(33)MTBE830(28)810(26)780(25)760(22)(其中美國(guó)）470(16)430(14)340(11)270(8)醋酸270(9)290(9)300(10)310(10)MMA90(3)90(3)100(3)

3、100(3)其他880(29)900(29)930(30)970(30)需求合計(jì)3020（100)3060(100)3100(100)3180(100)按地區(qū)分亞洲920(30)940(31)990(32)1040(33)北美1000(33)1000(33)980(31)970(31)西歐630(21)640(21)650(21)670(21)其他470(16)480(16)490(16)500(16)需求合計(jì)3020(100)3060(100)3110(100)3180(100)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)從上表可以看出，到 2004 年為止，甲醇仍主要用于制造甲醛和 MTBE

4、。用于制造甲醛的甲醇用量隨年份成增長(zhǎng)趨勢(shì)，而 MTBE 的需求量則逐年降低。亞洲需求量增長(zhǎng)比較迅速，與此相反，北美地區(qū)需求則在減少。 2） 我國(guó)甲醇工業(yè)發(fā)展我國(guó)的甲醇工業(yè)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)能力得到了很大提高。1991 年，我國(guó)的生產(chǎn)能力僅為 70 萬(wàn)噸，截止 2004 年底，我國(guó)甲醇產(chǎn)能已達(dá) 740 萬(wàn)噸，117 家生產(chǎn)企業(yè)共生產(chǎn)甲醇 440.65 萬(wàn)噸，2005 年甲醇產(chǎn)量達(dá)到 500 萬(wàn)噸，比2004 年增長(zhǎng) 22.2%，進(jìn)口量 99.1 萬(wàn)噸，因此下降 3.1%。 2.生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 1） 裝置大型化 于上世紀(jì)末相比，現(xiàn)在新建甲醇規(guī)模超過(guò)百萬(wàn)噸的已不再少數(shù)。在20042008 年新建

5、的 14 套甲醇裝置中平均規(guī)模為 134 萬(wàn) t/a，其中卡塔爾二期工程項(xiàng)目高達(dá) 230 萬(wàn) t/a。最小規(guī)模的是智利甲醇項(xiàng)目，產(chǎn)能也達(dá) 84 萬(wàn)t/a，一些上世紀(jì)末還稱得上經(jīng)濟(jì)規(guī)模的 60 萬(wàn) t/a 裝置因失去競(jìng)爭(zhēng)力而紛紛關(guān)閉。 2） 二次轉(zhuǎn)化和自轉(zhuǎn)化工藝 合成氣發(fā)生占甲醇裝置總投資的 50%60%，所以許多工程公司將其視為技術(shù)改進(jìn)重點(diǎn)。已經(jīng)形成的新工藝在主要是 Syenetix(前 ICI)的先進(jìn)天然氣加熱爐轉(zhuǎn)化工藝(AGHR),Lurgi 的組合轉(zhuǎn)化工藝(CR)和 Tops e 的自熱轉(zhuǎn)化工藝(ATR) 3） 新甲醇反應(yīng)器的合成技術(shù) 大型甲醇生產(chǎn)裝置必須具備與其規(guī)模相適應(yīng)的甲醇反應(yīng)器和

6、反應(yīng)技術(shù)。傳統(tǒng)甲醇合成反應(yīng)器有 ICI 的冷激型反應(yīng)器，Lungi 的管殼式反應(yīng)器，Topsdpe的徑向流動(dòng)反應(yīng)器等，近期出現(xiàn)的新合成甲醇反應(yīng)器有日本東洋工程的 MRF-Z反應(yīng)器等，而反應(yīng)技術(shù)方面則出現(xiàn)了 Lurgi 推出的水冷一氣冷相結(jié)合的新流程。 4） 引入膜分離技術(shù)的反應(yīng)技術(shù) 通常的甲醇合成工藝中，未反應(yīng)氣體需循環(huán)返回反應(yīng)器，而 KPT 則提出精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)將未反應(yīng)氣體送往膜分離器，并將氣體分為富含氫氣的氣體，前者作燃料用，后者返回反應(yīng)器。 5） 液相合成工藝 傳統(tǒng)甲醇合成采用氣相工藝，不足之處是原料單程轉(zhuǎn)化率低，合成氣凈化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由

7、于使用了比熱容高，導(dǎo)熱系數(shù)大的長(zhǎng)鏈烷烴化合物作反應(yīng)介質(zhì)，可使甲醇合成在等溫條件下進(jìn)行。1.21.2 甲醇的合成方法甲醇的合成方法 1.常用的合成方法 當(dāng)今甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的 80%以上。高壓法：(19.6-29.4Mpa)是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度 360-400，壓力 19.6-29.4Mpa。高壓法由于原料和動(dòng)力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大，其發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)處于停頓狀態(tài)。低壓法：(5.0-8.0 Mpa)是 20 世紀(jì) 60 年代后期發(fā)展起來(lái)的甲醇合成技術(shù)，低壓

8、法基于高活性的銅基催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低(240-270)。在較低壓力下可獲得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗。此外，由于壓力低，動(dòng)力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。中壓法：(9.8-12.0 Mpa)隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢(shì)必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備較大，因此在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。中壓法仍采用高活性的銅基催化劑，反應(yīng)溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應(yīng)的動(dòng)力消耗略有增加。目前，甲醇的生產(chǎn)方法還主要有甲烷直接氧化法：2CH4+O22CH3OH.由一氧化碳和氫氣合成甲醇，液化石油氣氧化法 2.本

9、設(shè)計(jì)所采用的合成方法比較以上三者的優(yōu)缺點(diǎn)，以投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率為依據(jù)，選擇低壓法為生產(chǎn)甲醇的工藝，用 CO 和 H2在加熱壓力下，在催化劑作用下合成甲精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)醇，其主要反應(yīng)式為：CO+ H2CH3OH1.31.3 甲醇的合成路線甲醇的合成路線1常用的合成工藝 雖然開發(fā)了高活性的銅基催化劑，合成甲醇從高壓法轉(zhuǎn)向低壓法，完成了合成甲醇技術(shù)的一次重大飛躍，但仍存在許多問(wèn)題：反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜；單程轉(zhuǎn)化率低，氣體壓縮和循環(huán)的耗能大；反應(yīng)溫度不易控制，反應(yīng)器熱穩(wěn)定性差。所有這些問(wèn)題向人們揭示，在合成甲醇技術(shù)方面仍有很大的潛力，更新更高的技術(shù)等待我們?nèi)ラ_發(fā)。下面介紹

10、 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)所取得的新成果。(1) 氣液固三項(xiàng)合成甲醇工藝 首先由美國(guó)化學(xué)系統(tǒng)公司提出，采用三相流化床，液相是惰性介質(zhì)，催化劑是 ICI 的 Cu-Zn 改進(jìn)型催化劑。對(duì)液相介質(zhì)的要求：在甲醇合成條件下有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。既是催化劑的硫化介質(zhì)，又是反應(yīng)熱吸收介質(zhì)，甲醇在液相介質(zhì)中的溶解度越小越好，產(chǎn)物甲醇以氣相的形式離開反應(yīng)器。這類液相介質(zhì)有如三甲苯，液體石蠟和正十六烷等。后來(lái) Berty 等人提出了相反的觀點(diǎn)，采用的液相介質(zhì)除了熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性外，要求甲醇在其溶液中的溶解度越大越好，產(chǎn)物甲醇不是以氣相形式離開反應(yīng)器，而是以液相形式離開反應(yīng)器，在反應(yīng)器外進(jìn)行分離。

11、經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)四甘醇二甲醚是極理想的液相介質(zhì)。CO 和 H2在該液相中的氣液平衡常數(shù)很大，采用 Cu-Zn-Al 催化劑，其單程轉(zhuǎn)化率大于相同條件下氣相的平衡轉(zhuǎn)化率。氣液固三相工藝的優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少；由于介質(zhì)的存在改善了反應(yīng)器的傳熱性能，溫度易于控制，提高了反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性；催化劑的顆粒小，內(nèi)擴(kuò)散影響易于消除；合成甲醇的單程轉(zhuǎn)化率高，可達(dá) 15%-20%，循環(huán)比大為減??；能量回收利用率高；催化劑磨損少。缺點(diǎn)是三相反應(yīng)器壓降較大，液相內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)比氣相小的多。(2) 液相法合成甲醇工藝 液相合成甲醇工藝的特點(diǎn)是采用活性更高的過(guò)度金屬絡(luò)合催化劑。催化劑均勻分布在液相介質(zhì)中，不存在催化劑表

12、面不均一性和內(nèi)擴(kuò)散影響問(wèn)題，反應(yīng)溫度低，一般不超過(guò) 200，20 世紀(jì) 80 年代中期，美國(guó) Brookhaven 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了活性很高的復(fù)合型催化劑，其結(jié)構(gòu)為NaOH-RONa-M(OAc)2,其中 M 代表過(guò)渡金屬 Ni,Pd 或 Co,R 為低碳烷基，當(dāng) M 為精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)Ni，R 為叔戊烷基時(shí)催化劑性能最好，液相介質(zhì)為四氫呋喃，反應(yīng)溫度為 80-120，壓力為 2MPa 左右，合成氣單程轉(zhuǎn)化率高于 80%，甲醇選擇性高達(dá)96%。當(dāng)該催化劑與第族金屬的羰基絡(luò)合物混合使用時(shí)，能得到更好的效果，他能激活 CO，并有較好的耐硫性，當(dāng)合成氣中還有 167010-

13、6的 H2S 時(shí)，其甲醇產(chǎn)率仍達(dá) 33%。 Mahajan 等人研制了由過(guò)渡金屬絡(luò)合物與醇鹽組成的符合催化劑，如四羰基鎳和甲醇鉀，以四氫呋喃為液相介質(zhì)，反應(yīng)溫度為 125，CO 轉(zhuǎn)化率大于90%，選擇性達(dá) 99%。 目前液相合成甲醇研究仍處在實(shí)驗(yàn)室階段，尚未工業(yè)化，但它是一種很有開發(fā)前景的合成技術(shù)。該法的缺點(diǎn)是由于反應(yīng)溫度低，反應(yīng)熱不易回收利用；CO2和 H2O 容易使復(fù)合催化劑中毒，因此對(duì)合成氣體的要求很苛刻，不能還有CO2和 H2O，還需進(jìn)一步研究。 (3) 新型 GSSTFR 和 RSIPR 反應(yīng)器系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用反應(yīng),吸附和產(chǎn)物交換交替進(jìn)行的一種新型反應(yīng)裝置。GSSTFR 是指氣-液-

14、固滴流流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)，CO 和 H2 在催化劑的作用下，在此系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)合成甲醇，該甲醇馬上被固態(tài)粉狀吸附劑所吸附，并滴流帶出反應(yīng)系統(tǒng)。RSIPR 是級(jí)間產(chǎn)品脫出反應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)以吸附氣態(tài)甲醇的粉狀吸附劑流入該系統(tǒng)時(shí)，與該系統(tǒng)內(nèi)的液相四甘醇二甲醚進(jìn)行交換，氣態(tài)的甲醇被液相所吸附，然后再將四甘醇二甲醚中的甲醇分離出來(lái)。這樣合成甲醇反應(yīng)不斷向右進(jìn)行，CO 的單程轉(zhuǎn)化率可達(dá) 100%，氣相反應(yīng)物不循環(huán)。這項(xiàng)新工藝仍處在研究之中，尚未投入工業(yè)生產(chǎn)，還有許多技術(shù)問(wèn)題需要解決和完善。 2. 本設(shè)計(jì)選擇的合成路線 本設(shè)計(jì)選擇的是 Lurgi 低壓甲醇合成工藝，該工藝方法是現(xiàn)在國(guó)際上最成熟的兩種低壓甲醇合成技術(shù)，

15、即英國(guó)的 ICI 法和德國(guó)的 Lurgi 法。Lurgi 合成方法相對(duì)于 ICI 法，合成效率要高，而且對(duì)原料的使用率也很高。而且德國(guó)人踏實(shí)和樸素的作風(fēng)使的該方法穩(wěn)定性和能量利用率也較 ICI 法優(yōu)良。以下就是對(duì)該合成方法的流程敘述: 經(jīng)過(guò)凈化的原料氣，經(jīng)預(yù)熱加壓，于 5 Mpa、220 下，從上到下出口溫度為 250 左右，甲醇 7%左右，因此，原料氣必須循環(huán)，則合成工序配置精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)合成塔水冷器甲醇分離塔循環(huán)器原則為圖 2-1。A 甲醇的合成甲醇的合成是可逆放熱反應(yīng)，為使反應(yīng)達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)迅速移走反應(yīng)熱，本設(shè)計(jì)采用 Lurgi 管殼式反應(yīng)器，管程走反應(yīng)

16、氣，殼程走 4MPa 的沸騰水粗甲醇 馳放氣 圖 2-1合成工序配置原則B 甲醇的分離甲醇在高壓下容易冷凝，基于這個(gè)原理，甲醇的分離采用冷凝分離法，高壓下與液相甲醇呈平衡的氣相甲醇含量隨溫度降低，壓力增加而下降，表 21 為不同溫度下氣相甲醇的飽和含量 表 21 5MPa 下不同溫度氣相甲醇的飽和含量：mol%T/ 0102030Y /mol%0.2860.4450.6730.990由表 21 可見，通過(guò)水冷（水冷后氣體溫度為 30 左右） ，可以使氣相甲醇含量下降到 0.99%(5 MPa)，補(bǔ)充新鮮氣后可使這一值下降到 0.5%以下，故分離甲醇只要水冷已足夠，不需要氨冷，水冷后設(shè)分離器，并

17、定期將冷凝下來(lái)的甲醇排入粗甲醇貯槽。C 氣體的循環(huán)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)氣體在合成系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)是依靠聯(lián)合壓縮機(jī)提供動(dòng)力以克服流動(dòng)阻力。D 新鮮氣的補(bǔ)充和惰性氣的排放 新鮮氣在粗甲醇分離后補(bǔ)充，一般在聯(lián)合壓縮機(jī)出口處加入。 在合成過(guò)程中，未反應(yīng)的惰性氣體累集在系統(tǒng)中，需要進(jìn)行排放，該氣體一般在壓縮機(jī)前，甲醇分離器后排放。 甲醇合成的工藝流程（如圖 2-3） 這個(gè)流程是德國(guó) Lurgi 公司開發(fā)的甲醇合成工藝，流程采用管殼式反應(yīng)器，催化劑裝在管內(nèi)，反應(yīng)熱由管間沸騰水放走，并副產(chǎn)高壓蒸汽，甲醇合成原料在離心式透平壓縮機(jī)內(nèi)加壓到 5.2 MPa (以 1：5 的比例混合) 循環(huán)，混

18、合氣體在進(jìn)反應(yīng)器前先與反應(yīng)后氣體換熱，升溫到 220 左右，然后進(jìn)入管殼式反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)熱傳給殼程中的水，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽包，出塔氣溫度約為 250 ，含甲醇 7%左右，經(jīng)過(guò)換熱冷卻到 40 ，冷凝的粗甲醇經(jīng)分離器分離。分離粗甲醇后的氣體適當(dāng)放空，控制系統(tǒng)中的惰性氣體含量。這部分空氣作為燃料，大部分氣體進(jìn)入透平壓縮機(jī)加壓返回合成塔，合成塔副產(chǎn)的蒸汽及外部補(bǔ)充的高壓蒸汽一起進(jìn)入過(guò)熱器加熱到 50 ，帶動(dòng)透平壓縮機(jī)，透平后的低壓精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)蒸汽作為甲醇精餾工段所需熱源1.41.4 合成甲醇的目的和意義合成甲醇的目的和意義 甲醇是極為重要的有機(jī)化工原料，在化工、醫(yī)藥、

19、輕工、紡織及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。目前甲醇的深加工產(chǎn)品已達(dá) 120 多種，我國(guó)以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近 30 種。在化工生產(chǎn)中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）、聚乙烯醇（PVA）、硫酸二甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工產(chǎn)業(yè)：從甲醇出發(fā)生產(chǎn)煤基化學(xué)品是未來(lái) C1 化工發(fā)展的重要方向。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇醋酸及其衍生物”；利用國(guó)外開發(fā)成功的 MTO 或 MTP 先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展“甲醇烯烴及衍生物”的

20、2 大系列。作為替代燃料：近幾年，汽車工業(yè)在我國(guó)獲得了飛速發(fā)展，隨之帶來(lái)能源供應(yīng)問(wèn)題。石油作為及其重要的能源儲(chǔ)量是有限的，而甲醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的發(fā)展方向之一。我國(guó)政府已充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。隨著 C1 化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。甲醇作為重要原料在敵百蟲、甲基對(duì)硫磷和多菌靈等農(nóng)藥生產(chǎn)中，在醫(yī)藥、染料、塑料和合成纖維等工業(yè)中都有著重要的地位。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2

21、2精甲醇的生產(chǎn)工藝計(jì)算精甲醇的生產(chǎn)工藝計(jì)算工藝計(jì)算作為化工工藝設(shè)計(jì)，工藝管道，設(shè)備的選擇及生產(chǎn)管理，工藝條件選擇的主要依據(jù)，對(duì)平衡原料，產(chǎn)品質(zhì)量，選擇最佳工藝條件，確定操作控制指標(biāo)，合理利用生產(chǎn)的廢料，廢氣，廢熱都有重要作用。2.12.1 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算甲醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算2.1.12.1.1 合成塔物料平衡計(jì)算合成塔物料平衡計(jì)算已知：年產(chǎn) 100,000 噸精甲醇，每年以 300 個(gè)工作日計(jì)。精甲醇中甲醇含量(wt)：99.95%粗甲醇組成(wt)：Lurgi 低壓合成工藝甲醇：93.89%輕組分以二甲醚(CH3)2O 計(jì)：0.188%重組分以異丁醇 C4H9OH 計(jì)：0.026%

22、水：5.896%所以：時(shí)產(chǎn)精甲醇： Kg/h89.13888243001000100000 時(shí)產(chǎn)粗甲醇： Kg/h33.14785%89.93%95.9989.13888根據(jù)粗甲醇組分，算得各組分的生成量為：甲 醇： 13881.95 Kg/h 433.81 kmol/h 9717.36Nm3/h二甲醚： 27.80 Kg/h 0.6043 kmol/h 13.54 Nm3/h異丁醇： 3.84 Kg/h 0.0523 kmol/h 1.1700 Nm3/h精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)水： 874.74 Kg/h 48.43 kmol/h 1084.83 Nm3/h合成甲醇的化學(xué)

23、反應(yīng)為：主反應(yīng)：CO+2H2CH3OH+102.37 KJ/mol 副反應(yīng)：2CO+4H2(CH3)2O+H2O+200.39 KJ/mol CO+3H2CH4+H2O+115.69 KJ/mol 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol CO2+H2CO+ H2O-42.92 KJ/mol 生產(chǎn)中，測(cè)得每生產(chǎn) 1 噸粗甲醇生成甲烷 7.56 Nm3,即 0.34 kmol，故 CH4每小時(shí)生成量為：7.56 14.7853=111.78 Nm3，即 4.99 kmol/h，79.8408Kg/h。忽略原料氣帶入份，根據(jù)、得反應(yīng)生成的水的量為：48.43-0.6043-0

24、.05233-4.99=42.6788 kmol/h，即在 CO 逆變換中生成的 H2O 為42.6788 kmol/h，即 956.01 Nm3/h。5.06 MPa，40時(shí)各組分在甲醇中的溶解度列表于表 4-1表 4-1 5.06Mpa，40時(shí)氣體在甲醇中的溶解度組分H2COCO2N2ArCH4Nm3/t 甲醇00.6823.4160.3410.3580.682溶解度Nm3/h01.0085.5010.5040.5291.008 據(jù)測(cè)定：35 時(shí)液態(tài)甲醇中釋放 CO、CO2、H2等混合氣中每 m3含 37.14 g 甲醇，假定溶解氣全部釋放，則甲醇擴(kuò)散損失為：(1.008+5.501+0.

25、504+0.529+1.008)=0.301 kg/h100014.37即 0.0094kmol/h，0.211 Nm3/h。根據(jù)以上計(jì)算，則粗甲醇生產(chǎn)消耗量及生產(chǎn)量及組成列表 4-2。 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4-2 甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及組成消耗物料量生成物料量合 計(jì)消耗方式單位COH2CO2N2CH4CH3OHC4H9OH(CH3)2OH2O消耗生成kmol433.81867.62433.81式Nm39717.344019434.699717.34429156.03209717.344kmol0.302150.0.60430.6043式Nm36.768153.38

26、4113.536313.536320.304527.0726kmol4.9914.974.994.99式Nm3111.7760335.3280111.7760111.7760447.1040223.5520kmol0.20920.41840.05230.1569式Nm34.68619.37221.17153.514614.05824.6861kmol42.678842.678842.678842.6788式Nm3956.01956.01956.01956.01956.01956.01氣體溶解Nm31.00805.0510.5041.0087.571精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)擴(kuò)散

27、損失Nm30.21100.4220.2110.6330.211合計(jì)Nm38885.779220738.7822956.43200.504110.76809717.55501.171513.53621084.660930581.497510927.6916消耗組成%(v)29.05667.8153.130.002生成質(zhì)量kg13881.923.870227.7890871.603014785.1912生成組成%(wt)93.830.0260.1885.902100設(shè)新鮮氣量為 G新鮮氣,馳放氣為新鮮氣的 9%1。表 4-3馳放氣組成組分H2COCO2CH4N2ArCH3OHH2OMol%79.3

28、16.293.504.793.192.300.610.01 G新鮮氣G消耗氣+G馳放氣=G消耗氣+0.09 G新鮮氣=30581.4975+0.09 G新鮮氣 所以：G新鮮氣33606.0412 Nm3/h新鮮氣組成見表 4-4表 4-4甲醇合成新鮮氣組成精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)組分H2COCO2CH4N2Ar總計(jì)Nm323161.28369093.79471115.720643.6879101.826392.752733606.0412組成mol%68.9227.063.320.1300.3030.276100測(cè)得：甲醇合成塔出塔氣中含甲醇 7.12%。根椐表 4-2、表

29、4-4，設(shè)出塔氣量為G出塔。又知醇后氣中含醇 0.61%。所以： =7.12%出塔醇后GG%61. 03440.9717 G醇后=G新鮮-(G醇G副G擴(kuò))+GCH4=33606.0412-30581.497+111.7760+1.008=3137.3277Nm3/h所以：G出塔.3385Nm3/hG循環(huán)氣= G出塔-G醇后-G生成+GCH4-G溶解=.3885-30468.7135-33606.04120.09 =.0813 Nm3/h甲醇生產(chǎn)循環(huán)氣量及組成見表 4-5表 4-5 甲醇生產(chǎn)循環(huán)氣量及組成組分COCO2H2N2CH4Ar3CH OHH2O合計(jì)流量：Nm3/h6469.743613

30、.9381891.603293.704945.712374.87629.8610.33.0813組成%(V)6.293.5079.313.194.792.300.610.01100G入塔= G循環(huán)氣+G新鮮氣=.0813+33606.0412=.1225 Nm3/h由表 4-4 及表 4-5 得到表 4-6。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 表 4-6 甲醇生產(chǎn)入塔氣流量及組成單位：Nm3/h組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHH2O合計(jì)流量：Nm3/h15588.534729.65.883395.534989.402467.62629.8610.33.12組成(V)%11.4

31、013.46076.7602.4803.6501.8060.4600.007100又由 G出塔= G循環(huán)氣-G消耗G生成據(jù)表 4-2、4-6、得表 4-7。表 4-7 組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHH2OC4H9OH(CH3)2O合計(jì)入塔15588.534729.65.883395.534989.402467.62629.8610.33.1225消耗8885.78956.4320738.780.50401.00811882.5820生成111.77609717.55501084.66091.171513.536210928.70出塔6702.753773.2284314.10339

32、5.02605100.16802467.6210347.421094.991.171513.5362組成(V)5.773.2572.552.924.392.128.900.940.00100.0100100甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品的流量、組成見表 4-8。 表 4-8甲醇分離器出口氣體組成、流量：?jiǎn)挝唬篘m3/h精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHC4H9OHCH3OHH2O合計(jì)損失1.0085.05100.5041.0080.5290.2118.311出氣6701.743768.169084314.103394.52205099.16246

33、7.0910629.6490.4310組成(V)%6.3003.48579.2623.1914.7942.3190.592100出液9717.77101.171513.53621084.660910817.14組成mol%89.840.11100.125010.13100重量kg13881.922.580018.532871.60314774.64組成(wt)%93.960.01400.12505.90100甲醇馳放氣流量及組成見表 4-9。 表 4-9 甲醇馳放氣流量及組成組成COCO2H2CH4ArCH3OHH2O合計(jì)流量：Nm3/h190.27105.882399.13144.9069.

34、5818.45微3024.55組成：(V)%6.293.5379.324.782.310.61100粗甲醇貯罐氣流量及組成風(fēng)表 4-10。 表 4-10 貯罐氣組成、流量組成COCO2H2CH4ArCH3OHN2合計(jì)流量：1.0085.05101.0080.5290.2110.5048.311精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)甲醇合成塔分離器貯 罐冷 凝Nm3/h組成：(V)%12.12960.774012.1296.3652.5396.064100由表 4-2 到表 4-10 可得表 4-11。 根椐計(jì)算結(jié)果，可畫出甲醇生產(chǎn)物流圖，如：圖 4-1甲醇生產(chǎn)物流圖1.新鮮氣 3.循環(huán)氣

35、2.入塔氣 6.馳放氣 5.醇后氣4.出塔氣7.粗甲醇2.1.22.1.2 粗甲醇精餾的物料平衡計(jì)算粗甲醇精餾的物料平衡計(jì)算1. 預(yù)塔的物料平衡(1).進(jìn)料A.粗甲醇：14785.33kg/h。根據(jù)以上計(jì)算列表 4-12表 4-12精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)組分甲醇二甲醚異丁醇水合計(jì)流量：kg/h13881.9527.803.84871.7414785.33組成：(wt)%93.8930.1880.0260.896100 B.堿液：據(jù)資料，堿液濃度為 8%時(shí)，每噸粗甲醇消耗 0.1 kg 的 NaOH。則消耗純 NaOH：0.1 13.3882kg/h換成 8%為：=17.35

36、30kg/h%81.3882 C.軟水：據(jù)資料記載。軟水加入量為精甲醇的 20%計(jì)，則需補(bǔ)加軟水： 13881.95 20%-17.3530 (1-8%)=2760.43 kg/h據(jù)以上計(jì)算列表 4-13。表 4-13 預(yù)塔進(jìn)料及組成物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)粗甲醇13881.95871.7427.803.8414785.33堿液15.971.388217.3852軟水2760.432760.43合計(jì)13881.953648.141.388227.803.8417563.12(2).出料A.塔 底. 甲 醇：13881.95 kg/h B.塔底水.

37、粗甲醇含水：871.748 kg/h 堿液帶水：15.97 kg/h 補(bǔ)加軟水：2760.43 kg/h 合計(jì)：3648.14 kg/h C.塔底異丁醇及高沸物：3.84 kg/h D.塔頂二甲醚及低沸物：27.80kg/h由以上計(jì)算列表 4-14。 表 4-14預(yù)塔出料流量及組成精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)預(yù)精餾塔加壓精餾塔常壓精餾塔物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)塔頂27.8027.80塔底13881.953648.141.38823.8417535.32合計(jì)13881.953648.141.388227.803.8417563.122

38、主塔的物料平衡計(jì)算(1).進(jìn)料加壓塔。預(yù)后粗甲醇：17535.32kg/h常壓塔。17535.32-13881.95 2/3=8280.6870kg/h(2).出料加壓塔和常壓塔的采出量之比為 2:1，常壓塔釜液含甲醇 1%。A. 加壓塔. 塔頂 13881.95 2/3=9254.6330kg/h 塔釜：8280.6870kg/hB. 常壓塔. 塔頂：13881.95 1/3 99%=4581.0440 kg/h 塔釜：甲醇 水NaOH 高沸物 kg/h： 46.3 3648.14 1.3882 3.84 總出料：由以上計(jì)算。得表 4-15 甲醇精餾塔物料平衡匯總表：?jiǎn)挝唬簁g/h 9254

39、.6330+3648.14+1.3882+3.84+4581.0440+46.30=17535.35得表 4-15 甲醇精餾塔物料平衡匯總物料物料加壓塔頂出料常壓塔頂出料常壓塔釜出料合計(jì)甲醇13881.959254.6334581.04446.3013881.95NaOH1.38821.38824.037水3648.143648.143648.14高沸物3.843.843.84合計(jì)17535.329254.63304581.04403699.6717535.32根椐計(jì)算結(jié)果可畫出粗甲精餾物流圖，見圖 4-2。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 4.預(yù)塔頂出料 6.加壓塔頂出料7.常壓塔

40、頂出料1.粗甲醇2.軟水3.堿液 5.預(yù)塔底出料 8.常壓塔釜出料 圖 4-2 粗甲醇精餾物流圖2.22.2 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計(jì)算甲醇生產(chǎn)的能量平衡計(jì)算2.2.1 合成塔能量計(jì)算已知：合成塔入塔氣為 220 ，出塔氣為 250 ，熱損失以 5%計(jì)，殼層走4MPa 的沸水。查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)得，4 MPa 下水的氣化潛熱為 409.7 kmol/kg，即 1715.00 kJ/kg，密度 799.0 kg/m3，水蒸氣密度為 19.18 kg/m3，溫度為250 。入塔氣熱容見 4-16。 表 4-165MPa，220下入塔氣除(CH3OH)熱容組分COCO2H2N2ArCH4合計(jì)流量：Nm3

41、15588.534729.65.883395.532467.624989.40.61比熱：kJ/kmol30.1545.9529.3430.3521.4147.05/熱量：20981.899702.12.524600.642358.5610479.97.70精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)kJ/查得 220時(shí)甲醇的焓值為 42248.46 kJ/kmol，流量為 629.86 Nm3。所以：Q入=42248.46+.70 2204 .22629.86 =.88 kJ出塔氣熱容除(CH3OH)見表 4-17。 表 4-17 5MPa，250下出塔氣除(CH3OH)熱容組分COCO2H2

42、N2ArCH4C4H9OH(CH3)2OH2O合計(jì)流量：Nm36702.753773.2284314.103395.02602467.625100.16801.171513.53621094.99.58比熱：kJ/kmol30.1346.5829.3930.4121.3648.39170.9795.8583.49/熱量：kJ/9015.807846.28.624609.052353.0511017.738.9557.944081.28.70查得 250時(shí)甲醇的焓值為 46883.2 kJ/kmol，流量為 10347.42 Nm3。所以：Q出=46883.2+.7 250=.06+4 .221

43、0347.42 =.06 kJ由反應(yīng)式得:Q反應(yīng)=102.37+200.39+115.694 .229717.55504 .2213.53624 .22111.7760+49.62+(-42.92) 10004 .221.17154 .22956.01 =(44410.10+121.10+577.29+2.60-1831.78) 1000 = kJ Q熱損失=(Q入Q反應(yīng)) 5%=(.88+.06) 5%=.6470 kJ所以：殼程熱水帶走熱量 Q傳= Q入+Q反應(yīng)-Q出-Q熱=.88+-.06-.6470精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) =.17 kJ又：Q傳=G熱水r熱水所以:G

44、熱水=12367.58 kg/h99.1714721210272.1即時(shí)產(chǎn)蒸氣：=644.82m318.1912367.582.2.22.2.2 常壓精餾塔能量衡算常壓精餾塔能量衡算 Xf=0.41702.1814.364832)46.304581.0440(32)46.304581.0440(查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè),甲醇露點(diǎn)溫度 t=74.8175操作條件：塔頂 75，塔釜 105，進(jìn)料溫度 124，回流液溫度 40，取回流液與進(jìn)料的比例為 4:1，常壓塔物流圖見圖 4-5。.帶入熱量見表 4-18。表 4-18常壓塔入熱物料進(jìn) 料回流液加熱蒸汽組分甲醇水+堿甲醇流量：kg/h4627.3440

45、3648.1433122.748溫度：12412440比熱：kJ/kg3.874.262.68熱量:kg/h.8390.4740.586Q加熱Q入=Q進(jìn)料+Q回流液+Q加熱=.8390+.4740+.5860+Q加熱=.8980+ Q加熱精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)常壓精餾塔 .帶出熱量見表 4-19。表 4-19常壓塔物料帶出熱量物料精甲醇回流液殘液熱損失組分甲醇甲醇甲醇水+堿流量：kg/h4581.044033122.748046.303648.14溫度：7575105105比熱：kJ/kg2.682.683.504.187潛熱：kJ/kg1046.751046.75熱量:k

46、g/h.58.3517015.25.035%Q入所以：Q出.58.3517015.25.035%Q入 =.21+5%Q入因?yàn)椋篞出Q入所以：Q入= Q出=.91kJ/h所以：Q蒸汽=.01kJ/h已知水蒸氣的汽化熱為 2118.6 kJ/kg所以：需蒸汽 G3 蒸汽=21245.42 kg/h45010546.012118.6甲醇蒸汽 75 40水 回流甲醇 加壓塔底液體 40 30水 120 甲醇蒸汽 40 115 精甲醇精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 冷凝液 殘液 105 甲醇 115 圖 4-3常壓塔物流圖.冷卻水用量計(jì)算對(duì)熱流體：Q入Q產(chǎn)品精甲醇+Q回流液=.93kJ/hQ

47、出 = Q精甲醇(液)+Q回流液(液)=4581.68+.59=.5020kJ/h Q傳 =.93 (1-5%)-.5020=.43kJ/h所以：冷卻水用量 G3 水=1002.82t水/h1000187. 4)3040(341988180.4所以：每噸精甲醇消耗 G3 水=72.25t水/t精甲醇13.881002.82.常壓塔精餾段熱量平衡見表 4-20。 表 4-20 精餾段熱量平衡表帶入熱量：kJ/h帶出熱量：kJ/h加壓塔來(lái)的甲醇：.8390采出熱量精甲醇：.58塔底供熱：.87內(nèi)回流：g內(nèi)(672.68)內(nèi)回流：g內(nèi)(672.68+1046.75)總?cè)霟幔?71+179.56g內(nèi)總

48、出熱：.58+1226.31g內(nèi)所以：總?cè)霟?總出熱所以：.71+179.56g內(nèi)=.58+1226.31g內(nèi)所以：g內(nèi)=38372.87 kg/h.常壓塔提餾段熱量平衡見表 4-21。 表 4-21提餾段熱量平衡表帶入熱量：kJ/h帶出熱量：kJ/h加壓塔來(lái)的甲醇：.474殘液：.28塔底供熱：.87精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)內(nèi)回流：g內(nèi)(672.68)內(nèi)回流：g內(nèi)(672.68+1046.75)總?cè)霟幔?34 +179.56 g內(nèi)總出熱：.28+1226.31g內(nèi)因?yàn)椋篞總?cè)霟?Q總出熱即：.34+179.56 g內(nèi)=.28+1226.31g內(nèi)所以：g內(nèi)=42457.28k

49、g/h 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3 3 主要設(shè)備計(jì)算及選型主要設(shè)備計(jì)算及選型設(shè)備是化工工藝運(yùn)作的載體，選擇合適的設(shè)備，對(duì)于提高生產(chǎn)率，降低原料，能是的消耗有著重要的作用。3.1 合成系統(tǒng)的設(shè)備選型3.1.1 甲醇合成反應(yīng)器 甲醇合成反應(yīng)器是甲醇合成生產(chǎn)的核心設(shè)備，由于合成反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)，故要求反應(yīng)器設(shè)計(jì)能迅速移走反應(yīng)熱。本設(shè)計(jì)選用 Lurgi 管殼型反應(yīng)器。3.1.2 出塔氣冷凝器出塔氣中含甲醇 7.15%加其它未反應(yīng)氣體，通過(guò)冷凝器可使出塔氣中大部分甲醇和其它產(chǎn)物冷凝下來(lái)，以利分離，一般有噴淋式和殼管式，由設(shè)計(jì)采用管殼式冷凝器。3.1.3 甲醇分離器甲醇分離器的作用是將

50、經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝下來(lái)的液體甲醇和未反應(yīng)氣體進(jìn)行氣液分離，分離出的甲醇在液面控制下在分離器底部減壓送粗甲醇貯槽。3.1.4 粗甲醇貯槽貯槽的工作壓力為 0.6 MPa,液體以 5 MPa 減壓后，溶于粗甲醇中的氣體釋放出來(lái)，以貯罐氣的形式在壓力控制下經(jīng)氣體排出口排出，貯槽液體出口管上裝有液體控制裝置。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.1.5 壓縮機(jī)壓縮機(jī)的任務(wù)是把合成塔來(lái)反應(yīng)的氣體送回甲醇合成塔，其動(dòng)力由高壓蒸汽透平提供。3.2 精餾系統(tǒng)設(shè)備選型及計(jì)算精餾工段只有三個(gè)塔，即預(yù)精餾塔，加壓精餾塔，常壓塔。這里只對(duì)常壓塔進(jìn)行計(jì)算。3.2.1 常壓塔冷凝器 根據(jù)處理水量，操作壓力及溫度，本設(shè)

51、計(jì)采用變頻蒸發(fā)式空冷器，型號(hào)為BZKL-10J。變頻蒸發(fā)式空冷器具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)功率小、運(yùn)行成本低，節(jié)水節(jié)電、噪聲小、不污染環(huán)境、防腐能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、安裝方便快捷、操作維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是目前最為理想的節(jié)能環(huán)保型冷卻換熱設(shè)備之一。3.2.2 常壓精餾塔計(jì)算條件：.精甲醇質(zhì)量：精甲醇含醇：99.95%(wt) 殘液含醇：1%(wt) .操作條件：塔頂壓力： 0.01 106 Pa 塔底壓力：0.13 106 Pa 塔頂溫度：67 塔底溫度：105 回流液溫度：40 進(jìn)料溫度：124 .精餾段 平均溫度：(124+67)=95.5 21 平均壓力： 99.6 KPa精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情

52、為你奉上專心-專注-專業(yè) 表 5-1精餾段物料流率物料質(zhì)量流量：kg/h分子量：kg/kmol摩爾流量：kmol/h內(nèi)回流38372.87321199.15標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：V0=1199.15 22.4=26861.01 Nm3/h操作狀況下的體積：V1=26861.012735 .9527363610101. 0106 .9910101. 0=18255.25m3/h氣體負(fù)荷：Vn=5.071 m3/s360018255.25氣體密度： =2.102 kg/ m3n18255.2538372.87查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) ，95.5時(shí)甲醇的密度=721 kg/m3n液體負(fù)荷：Ln=0.01478

53、721360038372.87.提餾段 平均溫度：(105+124)=114.5 21 入料壓力：(0.13 106-0.01 106)=89.6 kPa751975 平均壓力：(89.6 103+0.13 106)=109.8 kPa21 表 5-2 提餾段內(nèi)回流量物料質(zhì)量流量：kg/h分子量：kg/kmol摩爾流量：kmol/h內(nèi)回流42457.28321326.79標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積 =1326.79 22.4=29720.0960 Nm3/h1V操作狀態(tài)下的體積：=29720.09601V2735 .11427363610101. 0108 .10910101. 0=19688.61 N

54、m3/h精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)所以：氣體負(fù)荷： Vm=5.4691 m3/s360019688.61氣體密度： =2.102 kg/m3m3951.888305.19查得進(jìn)料狀態(tài)甲醇溶液溫度 124，含甲醇 55.7%，密度為 0.83 t/m3。塔底含醇 1%，可近似為純水，105，0.13Mpa 下水的密度為 939.41 kg/m3。所以：液體平均密度=893.21 kg/m320 .84741.939則液體負(fù)荷 Lm=0.01320m3/s360021.89342457.283.2.3 初估塔徑本設(shè)計(jì)采用 F1 重閥浮閥塔，設(shè)全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距 HT=0.35

55、 m，溢流堰高 hc=0.05 m。 .精餾段1. 求操作負(fù)荷系數(shù) C精餾段功能參數(shù)：()=()nnVLvl215.0710.01478102. 272121 =0.053塔板間有效高度 H0=HT-HC =0.35-0.05=0.30m查斯密斯圖甲醇工學(xué)化工工學(xué)出版社。得負(fù)荷系數(shù)：G=0.0515。又查得 95.5時(shí)，甲醇的表面張力為：15.87 10-5 N/cm 水的表面張力為：68.87 10-5 N/cm精餾段甲醇水溶液的平均組成為：甲醇：(0.9995+0.579)=0.7893 wt21則含水為：1-0.7893=0.2107 wt所以表面張力：=0. .87 10-5+0. .

56、87 10-5 =27.04 10-5 N/cm所以：C=2 . 051020G2 . 05510201004.270515. 0精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) =0.0485.最大流速 UmaxUmax=1.3C=1.3 0.0485vvl102. 2102. 2721=1.166 m/sU適=0.7Umax=1.166 0.7=0.816 m/s求塔徑 D D=2.814m適UVn785. 0816. 0785. 0071. 5 .提餾段1 求操作負(fù)荷系數(shù) C 提餾段功能參數(shù)：（）=()mmVLvl214691. 501320. 0156. 221.89321=0.0491查斯

57、密斯圖得 G=0.0524又得 114.5時(shí)，甲醇表面張力為：14.13 10-5 N/cm水的表面張力為：57.06 10-5 N/cm提餾段甲醇水混合平均組成：甲醇：(0.01+0.579)=0.29521水： 1-0.295=0.705平均表面張力： =0.295 14.13 10-5+0.705 57.06 10-5=44.40 10-5 N/cm所以：C=2 . 051020G2 . 05510201040.440524. 0 =0.04472. 求提餾段 Umax精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)max=1.3C=1.3 0.0447Uvvl156. 2.156221.89

58、3=1.181m/s適=0.7max=0.7 1.181=0.827 m/sUU3. 求塔徑D=2.9025 mD適UVm785. 0782. 0785. 05.4691對(duì)全塔，取塔徑 D=3000 mm3.2.4 理論板數(shù)的計(jì)算 .各點(diǎn)的甲醇摩爾分?jǐn)?shù)，設(shè)加壓塔后甲醇的甲醇摩爾人率為 Xf。Xf=0.041702.183648.14324603)(4581.0443246.3)(4581.0440精甲醇中甲醇的摩爾分率 Xd。Xd=0.99902.1805. 03295.993295.99殘液中甲醇的摩爾分率 Xw。Xw=0.005702.1899321321 .處理能力F=OHOHffMXM

59、XG2202.18)174 . 01 (32174 . 04627.344 =193.76 kmol/h精餾段物料量：D精=F=193.76wdwfXXXX0057. 0999. 00057. 0174 . 0 =80.23 kmol/h提餾段物料量：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)D提=F=193.76wdfdXXXX0057. 0999. 0174 . 0999. 0 =113.53kmol/h .平均揮發(fā)度：查得 124時(shí)，甲醇的飽和蒸汽壓 P*CH3OH=705.38 Kpa水的飽和蒸汽壓 P*H2O=229.47 Kpa105時(shí)，甲醇的飽和蒸汽壓 P*CH3OH=439.0

60、8 Kpa 水的飽和蒸汽壓 P*H2O=123.18 Kpa由=得：OHOHCHpP23*124時(shí)，124=3.07447.22938.705105時(shí)，105=3.56518.12308.439平均揮發(fā)度：=3.310105124565. 3074. 3 .求最小理論塔板數(shù) Nm：因?yàn)椋篨d=0.999，Xw=0.0057；Xd1=0.001Xw1=0.9943；根椐芬斯克公式：Nm=lglg11wwddXXXX310. 3lg0057. 09943. 0001. 0999. 0lg =10.08 塊 .求最小回流比各組分參數(shù)列表組分進(jìn)料組成 Xi,F釜液組成 Xi,Di水0.5830.994