生產(chǎn)能力為每小時3100立方甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計-文庫吧
2025-04-18 14:32 本頁面
【正文】 =。 p水 = MPa p總 = MPa 再設(shè) T=175℃ p甲醇 =。 p水 = MPa p總 = MPa 蒸氣壓與總壓基本一致 ,可以認為操作壓力為 時 ,汽化塔塔頂溫度為 175℃ . 轉(zhuǎn)換器 (R0101) 兩步反應(yīng)的總反應(yīng)熱為 ,于是 ,在轉(zhuǎn)化器內(nèi)需要供給熱量為 : Q反應(yīng) =? ? 1000? () = ? 106 kJ/h 此熱量由導(dǎo)熱油系統(tǒng)帶來 ,反應(yīng)溫度為 280℃ ,可以選用導(dǎo)熱油溫度為 320℃ ,導(dǎo)熱油溫度降設(shè)定為 5℃ ,從手冊中查到導(dǎo)熱油的物性參數(shù) ,如比定壓熱容與溫度的關(guān)系 ,可得 : c 230。320p =? =(kg K), c 230。300p =(kg K) 取平均值 cp = kJ/(kg K) 則導(dǎo)熱油用量 w=Q反應(yīng) /(cp ? t)=? 106 /(? 5)=? 10^5kg/h 過熱器 (E0102) 甲醇和水的飽和蒸氣在過熱器中 175℃過熱到 280℃ ,此熱量由導(dǎo)熱油供給 .從手冊中可以方便地得到甲醇和水蒸氣的部分比定壓熱容數(shù)據(jù) ,見表 14. 氣體升溫所需熱量為 : Q=? cp m? t=(? +? ) ? (280175)=? 105 kJ/h 導(dǎo)熱油 cp = kJ/(kg K), 于是其溫降為 : ? t=Q/(cP m)= ? 105 /(? 162500)=℃ 導(dǎo)熱油出口溫度為 : =℃ 汽化塔（ TO101 ) 認為汽化塔僅有潛熱變化。 175 ℃ 甲醇 H = Q=? +2031? =? 106kJ/h 以 300℃導(dǎo)熱油 cp 計算 cp = kJ/(kg K) ? t=Q/(cP m)=? 106/(? 162500)=℃ 則導(dǎo)熱油出口溫度 t2 ==℃ 導(dǎo)熱油系統(tǒng)溫差為 ? T==℃ 基本合適 . 換熱器（ EO101) 殼程：甲醇和水液體混合物由常溫（ 25 ℃ ）升至 175 ℃ ，其比熱容數(shù)據(jù)也可以從手冊中得到，表 1 一 5 列出了甲醇和水液體的部分比定壓熱容數(shù)據(jù)。 液體混合物升溫所需熱量 Q=? cp m? t=(? +? ) ? (17525)=? 106kJ/h 管程：沒有相變化，同時一般氣體在一定的溫度范圍內(nèi)，熱容變化不大，以恒定值計算，這里取各種氣體的比定壓熱容為： c2pco? kJ/(kg K) c2pH? kJ/(kg K) cpco ? kJ/(kg K) 則管程中反應(yīng)后氣體混合物的溫度變化為： ? t=Q/(cP m)=? 106/(? +? +? )=℃ 換熱器出口溫度為 =℃ 冷凝器（ EO103) 在 E0103 中包含兩方面的變化：① CO2 , CO, H2 的冷卻以及② CH3 OH , H2 O 的冷卻和冷凝 . ① CO2 , CO, H2 的冷卻 Q=PC m t??=(*+*+*) ?()=? 106 kJ/h ② CH3 OH 的量很小，在此其冷凝和冷卻忽略不計。壓力為 ： H=2135KJ/kg,總冷凝熱 Q2 =H? m=2135? =? 105 kJ/h 水顯熱變化 Q3 = cp m? t=? ? ()=? 105 kJ/h Q=Q1 +Q2 + Q3 = ? 106 kJ/h 冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，采用中溫型涼水塔，則溫差△ T=10℃ 用水量 w=Q/( cp ? t)= ? 106 /(? 10)= ? 105 kg/h 4 吸收塔設(shè)計 塔設(shè)備的選型 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)等過程裝備中的最重要的設(shè)備之一。氣液或液液兩相之間在塔設(shè)備內(nèi)部充分接觸，實現(xiàn)相際傳質(zhì)及傳熱的目的。通常在塔設(shè)備內(nèi)部可完成的單元操作有精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的吸收與回收、氣體的濕法凈制和干燥以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。在化工 、煉油、制藥等行業(yè)，塔設(shè)備的性能對整個裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、生產(chǎn)能力和消耗額以及“三廢”治理和環(huán)境保護等各方面均有重大影響。因此，設(shè)計和選擇合適的塔設(shè)備是工程設(shè)計人員的一項重要任務(wù)。 （ 1）物性有關(guān)因素 ①易起泡的物系，如處理量不大時，以選用填料塔為宜，因為填料能使泡沫破裂。在板式塔內(nèi)易引起液泛。 ②具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。若必須用板式塔，宜選用結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉的篩板塔盤、穿流式塔盤或舌形塔盤，以便及時更換。 ③具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過熱引起物料的分解或聚合，應(yīng)選用壓力降較小的 塔型。如采用裝有規(guī)整填料的填料塔。當真空度較低時，宜選用篩板塔或浮閥塔。 ④粘性較大的物系，可以選用大尺寸填料的填料板。相比之下，板式塔的傳質(zhì)效率較差。 ⑤含有懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道較大的板式塔。如可選用泡罩塔、浮閥塔、柵板塔、舌形塔和孔徑較大的篩板塔。不宜使用小填料。 ⑥操作過程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，宜采用板式塔。 （ 2）操作條件有關(guān)因素 ①若氣相傳質(zhì)阻力較大，宜采用填料塔。反之，受液相控制的系統(tǒng)，宜采用板式塔。 ②液體負荷較大時，可選用填料塔或選用氣液并流的板式塔及液流阻力較小的篩板塔或浮閥塔。此外 ，導(dǎo)向篩板塔和多降液管的篩板塔亦能承受較大的液體負荷。 ③液體負荷較小時，一般不宜選用填料塔。 ④液氣比波動較大時，宜選用板式塔。 ⑤在要求操作彈性較大時，板式塔較填料塔大，其中浮閥塔操作彈性最大，泡罩塔次之。相比之下，穿流式塔的操作彈性較小。 （ 3）其他因素 ①在多時情況下，塔徑大于 800㎜時，宜用板式塔，小于 800㎜時，則可采用填料塔。但隨著高效能填料的問世，在大直徑的塔設(shè)備中亦有采用填料塔的情況，而小直徑的塔設(shè)備亦有使用板式結(jié)構(gòu)。 ②相比之下，填料塔的重量要大于板式塔。 ③大直徑的塔設(shè)備 以板式塔的造價較低廉。 填料塔設(shè)計 填料段工藝計算 已知進入吸收塔的混合氣體質(zhì)量流量為 ，操作壓力為 ，液體的入口溫度 25℃。 填料塔段塔徑的計算： 混合氣體的密度 ?? ＝ 吸收劑的密度 l? ＝ 1100kg/m3 混合氣體的質(zhì)量流量 m? ＝ 吸收劑碳酸丙烯酯的質(zhì)量流量 ml＝ 1100=。則 vlmm （l??? ） ＝ （ ） ＝ 選用金屬鮑爾環(huán)散堆填料 DN25，查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖， 其縱坐標為 。即 U2Fllg?????? ＝ 式中 1160 ?? m? ?? l? ＝ *s 由此可得泛點氣速 uF uF ＝ l lzg???? ??＝ ??? ??＝ 取空塔氣速為泛點氣速的 70％，得空塔氣速 u u＝ uF ＝ *＝ 由此可得填料塔的塔徑 D D＝uVs?4＝36 024 ???＝ 圓整至 D＝ 。 （ 2）填料段壓力計算 實際空塔氣速 u0 u0 ＝ S24VD?＝ ??? ＝ ?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖的縱坐標可由下式計算 0 Vllu g??? ??＝ 11 ? ??? ＝ ?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖的橫坐標為 查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖的壓力降 ? P＝ 300Pa/s （ 1） 填料高度計算 采用對數(shù)平均推力法計算填料層高度 Z，可表示為 Z＝ HOG NOG =my YKYYV ???? )( 21 式中， OGH — 按氣相傳質(zhì)總系數(shù) yK 計算的傳質(zhì)單元高度； OGN — 氣相傳質(zhì)單元數(shù)。 組分摩爾濃度 氣相組分 摩爾流率 kmol/h 摩爾分數(shù) 液相組分 摩爾流率 kmol/h 摩爾分數(shù) CO2 碳酸丙烯酯 CO CO2 H2 查表可得： Y1 = ? =
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