【甲醇合成的生产工艺计算过程案例2400字】

1甲醇合成的生产工艺计算过程案例…1.1甲醇生产的物料平衡计算原料气合成工段条件：年产400000吨粗甲醇，以每年工作330天进行计算，原料气组成如表：表1.1原料气组成组分未知物总计组成2个个循环气↵醇后气↵出塔气↵储罐气↵甲醇合成新鲜气↵分离冷凝贮存工厂设计为年产粗甲醇40万吨，去掉适当的调整检修时间后，工作时间按330天/每年来计算，采用连续操作，则每小时粗甲醇的产量为：即50.51t/h,1578.28kLurgi低压合成工艺14,甲醇的纯度可达91.89%。粗甲醇的组成如下表1.2组成各物质的摩尔质量如下表1.3组分摩尔21.1.2精馏塔的物料衡算3粗甲醇←图1.3精馏工段示意图各组分的生成量：甲醇：二甲醚：50510×0.188%=94.96kg/h=异丁醇：50510×0.026%=13.13kg/h=50510×5.896%=3010.40kg/h=16主反应：CO+2H₂→CH₃OH+102.37kJ/kmol副反应：CO+3H₂→CH₄+H₂O+115.69kJ/km4CO+8H₂→C₄H₉OH+3H₂O+49.62kJ/kmol4CO₂+H₂→CO+H₂O-42.92kJ/kmol在实际生产中，查数据得产生1t的粗甲醇，会有0.34kmol的甲烷同时产生，所以每小时产生的水的计算公式为则由副反应公式，反应(2-5)生成水的量为167.24-2.06-17.17-3×0组分m³/t甲醇0溶解度m³h00据测定：在此假定溶解气全部释放出来，35℃时液态甲醇中释放的混合气中有甲醇37.14即0.301/32=0.0094kmol/h,0.009(1)反应的物料衡算选取衡算基准为1h对反应(2-1)物料衡算：由生成纯甲醇为1482kmol/h知CO的消耗量为1482kmol/hH₂的消耗量为1482kmol/h×2=2964kmol/h对反应(2-2)物料衡算：由生成二甲醚的速度为2.06kmol/h知5对反应(2-3)物料衡算：对反应(2-4)物料衡算：对反应(2-5)物料衡算：(2)甲醇中溶解消耗气体量选取衡算基准为1h(1.008+5.051+0.504+0.529+1.G生成=1482+2.06+2.06+17.17+51.51+0.18+0.54+149.53+149.53=1854.58kmol/h根据以上计算，得到粗甲醇在各个阶段的情况列于附表1中。6气，驰放气和循环气的成分组成是一样的。见下表：表1.5弛放气组成组分G新鲜气=5268.04kmol/h由前面新鲜气各组分的百分数得：=0.6982×5268.04=3630.73=0.2702×5268.04=1425.53同理可得其他组分流量，列于下表：组分总计测得出塔气中的甲醇含量为7.12%,设出塔气量为G出塔。又知醇后气中含醇0.61%。故(1482+0.0061G醇后)/G出塔=0.07127G醇后=G出塔-[1482+(2.06+0.18+167.24)+0.0094]+17.17=G出塔-1634.32=22611.8-[1482+(2.06+0.18+167.24)+0.0094]+17.17-0.09×因甲醇的循环气量与新鲜气的组成相同，则=0.7931×20503.3=16261.2=0.0629×20503.3=1289.7=0.0305×20503.3=625.4同理可得其他组分的流量，列于下表：组分流量/(kmol/h)8=19891.9/25771.3=77.19%同理可得其他入塔气组分的流量及组成，列于下表组分流量/(kmol/h)又由G出塔=G入塔-G消耗+G生成，根据以上数据得9同理求得各出塔气组分组成，列于下表组分消耗量出塔量00总计根据表1.4,1.9计算可得：=16712.2-0=16712.2同理可得其他组分流量及组成，列于下表。表1.10分离器出口的流量、组成(单位kmol/h)组分损失出气组成出液组成重量/kg组成0总计甲醇驰放气流量及组成G驰放气=0.09G新鲜=0.09×5268=474.1kmol/h则得到，弛放气中H₂的流量=0.7931×474.1=376同理可得其他各组分的流量，列于下表：组分流量/(kmol/h)合计粗甲醇贮罐气流量及组成见下表。组分00组合表1.4到表1.12、可得表1.13。组分量组成入塔气流量组成出塔气组成%循环气流量组成3296234793401109H04O091411.2甲醇生产得能量平衡计算1.2.1合成工段能量衡算输入物料↵输入物料↵反应器↵条件：进入合成塔气体的温度为220℃,出合成塔气体的温度为250℃,假设损失5%的热量，壳程中通入的是4MPa的沸水。查《化工工艺设计手册》得4MPa下水的温度为250℃,密度为799.0kg/m³,水蒸气密度为19.18kg/m³,汽化潜热为1714.99kJ/kg。选取1h燃料流量为衡算基准Q=G×△H求得入塔气各组分所含的热量Qco=Gco×△Hco=2715.2×30.15=583628.3kJ/℃Qco₂=Gco₂×△Hco₂=705.5×4QH₂=GH₂×△HH₂=19891.9×29.34=583628.346kJ/℃同理可得其他入塔气各组分的热量，列于下表。表1.145MPa,220℃下入塔气(除甲醇)热容组分热量kJ/℃合计查相关数据得甲醇在220℃时的焓值为42248.4kJ/kmol,根据表1.9流量为125.1kmol/h。所以：Qλ=42248.46×125.1+776241.461×220=选取1h燃料流量为衡算基准Q=G×△H求得出塔气各组分所含的热量Qco=Gco×△Hco=1360.9×30.13=41003.917kJ/℃Qco₂=Gco₂×△Hco₂=555.7×46.58=25884.506kJ/℃QH₂=GH₂×△HH=16717.2×29.同理可得其他出塔气各组分的热量，列于下表。表1.155MPa,250℃下出塔气(除甲醇)热容组分热量kJ/℃查相关数据得甲醇在250℃时的焓值为46881.2kJ/kmol,根据表1.9流量为1607.091Q出=46883.2×1607.091+658585.8474×250=239992031kJ由反应式得：Q反应=(1482×102.37+2.06×200.3+17.17×115.69+0.18×49.62-167.24×42.92)×1000Q热损失=(Q入+Q反)×5%=(176058404+146942346)×5%=16150037.5kJ热损失=176058404+146942346-239992031-16150037.5查手册得，粗甲醇中各组分的物理常数如表1.16组分汽化热液体比热容假设，能够发生相变的物质在温度低于沸点时，就能够全部冷凝。(1)气体冷凝放热根据1.9数据计算得：=1607.091×1117.93=1796615.242=171.4×2260.98=387531.972列于下表：冷凝量kgh(2)进冷凝气体总热量=658585.8474×250=164646462kJ/h式中Gp---进冷凝器各组分摩尔流量；kmol/h;(3)冷凝器出口气体显热冷凝器出口气体显热式中根据表1.13,计算冷凝器出口气体显热=1360.9×34.42=46842.18kJ/(h℃)根据表1.16和表1.17,计算冷凝液体带走热量，列下表组分液体比热容热量冷凝器液体出口温度是40℃,求得带走热量：于是，冷却水带走热量：Q冷