甲醇制氫裝置的投資估算結(jié)構(gòu)設(shè)計(已修改)
2025-06-29 21:58 本頁面
【正文】 甲醇制氫裝置的投資估算結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章 工藝設(shè)計 . (1)依據(jù) 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式： CH3OH—→CO↑ + 2H2↑ CO + H2O —→CO2↑ + H2 CH3OHF分解為CO,轉(zhuǎn)化率99%,CO變換轉(zhuǎn)化率99*,反應(yīng)溫度 280℃,反應(yīng)壓力為1. 5 MPa,醇水投料比1:(mol)。 (2)投料量計算 代如轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù) CH3OH —→ CO↑ + 2H2↑ + CH3OH CO + H2O —→ CO2↑ + H2↑+ CO↑ 合并得到 CH3OH + H2O —→ CO2↑ + H2↑ + CH3OH+ CO 氫氣產(chǎn)量為： 700 m179。/h= kmol/h 甲醇投料量為： * 32= kg/h 水投料量為： * * 18= kg/h (3)原料儲液槽 (V0101) 進：甲醇 kg/h，水 kg/h。 出：甲醇 kg/h，水 kg/h。 (4) 換熱器(E0101),汽化塔(T0101)、過熱器(E0103) 沒有物流變化 (5) 轉(zhuǎn)化器(R0101) 進：甲醇 kg/h，水 kg/h， kg/h 出：生成CO2 * * 44= kg/h H2 * * 2= kg/h CO * * 28= kg/h 剩余甲醇 * * 32= kg/h 剩余水 * * 18 = kg/h 總計 kg/h (6)吸收和解析塔 ,操作溫度為常溫(25℃)。此時每m179。 m179。. , CO2 ，則此時吸收塔的吸收能力為: 11．772．32= ρCO2 = pM /RT =4 * 44/[ * ( + 25)] = kg/m179。 CO2體積重量 V CO2 =179。/h 據(jù)此，所需吸收液的量為 179。/h 考慮吸收塔效率以及操作彈性需要， * 3=179。/h ，析出CO2 量為 m179。/h = kg/h (7)PSA系統(tǒng) 略。 (8)各節(jié)點的物料量 綜合上面的工藝物料恒算結(jié)果，給出物料流程圖及各節(jié)點的物料量。 (1) 氣化塔頂溫度確定 要使甲醇完全汽化，則其氣相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),設(shè)溫度為T,根據(jù)汽液平衡關(guān)系有： + p水= 初設(shè) T=170℃ p甲醇=。 p水 = p總 = 再設(shè) T=175℃ p甲醇=。 p水 p總 = 蒸氣壓與總壓基本一致，汽化塔塔頂溫度為175℃ (2) 轉(zhuǎn)化器(R0101) kj/mol,于是在轉(zhuǎn)化器內(nèi)需要共給熱量為： Q反應(yīng)=**1000*() =*105 kj/h 此熱量有導熱油系統(tǒng)帶來，反應(yīng)溫度為280℃，可以選用導熱油溫度為320℃，導熱油溫降設(shè)定為5℃，從手冊中查到導熱油的物性參數(shù)，如必定壓熱容與溫度的關(guān)系，可得： Cp320℃=*= kj/(kg．K),Cp300℃= kj/(kg．K) 取平均值 Cp= kj/(kg．K) 則導熱油的用量 w=Q反應(yīng) /(CpΔt)= *105 / (*5)=*104 kg/h (3) 過熱器(E0102) 甲醇和水的飽和正氣在過熱器中175℃過熱到280℃，此熱量由導熱油供給。 氣體升溫所需熱量為 Q=ΣCp mΔt=（*+*）*(280175)=*105 kj/h 導熱油 Cp= kj/(kg．K),于是其溫度降為 Δt=Q/(Cp m)= * 105 /（ * *104 ）=℃ 導熱油出口溫度為 ：= (4) 汽化塔(T0101) 認為汽化塔僅有潛熱變化。 175℃ 甲醇 H= kj/kg 水 H=2031 kj/kg Q= * +2031*=*105 kj/h 以300℃導熱油Cp計算 Cp= kj/(kg．K) Δt=Q/(Cp m)=*106 /**104)=℃ 則導熱油出口溫度t2 ==℃ 導熱油系統(tǒng)溫差為ΔT==℃ 基本合適 (5) 換熱器(E0101) 殼程：甲醇和水液體混合物由常溫(25℃)升至175℃ 液體混合物升溫所需的熱量 Q=ΣcpmΔt=(* + *)*(17525)=*105 kj/h 管程： 取各種氣體的比定壓熱容為： CpCO2 ≈ kj/(kg．K) CPH2 ≈ kj/(kg．K) CPH20 ≈ kj/(kg．K) 則管程中反應(yīng)后其體混合物的溫度變化為： Δt=Q/(Cp * m)= *105 /(*+*+*)= ℃ 換熱器出口溫度 =℃ (6) 冷凝器(E0103) ①CO2 、CO 、H2的冷卻 Q1 =ΣcpmΔt=(*+*+*)*()=*10 6 kj/h ②： H=2135kj/kg,總冷凝熱Q2 =H * m=2135 *=*105 kj/h 水顯熱變化 Q3 =cpmΔt=* 98..795*()=*104 kj/h Q= Q1+ Q2+ Q3=*106 kj/h 冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，才用中溫型涼水塔，則溫差ΔT=10℃ 用水量 w=Q/(cpΔt)= *106/(*10)=*104 kg/h 第二章設(shè) 備設(shè)計計算和選型——換熱設(shè)備 根據(jù)給定的工藝設(shè)計條件，此設(shè)計為無相變熱、冷流體間換熱的管殼式換熱器設(shè)計任務(wù)。 ①確定結(jié)構(gòu)形式。由于介質(zhì)換熱溫差不大，在工藝和結(jié)構(gòu)上均無特殊要求，因此選用固定管板式換熱器。 ②合理安排流程。安排水和甲醇的混合液體走管程，混合氣體走殼程。 ①原始數(shù)據(jù) 計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結(jié)果備注管程流體名稱甲醇和水混合液殼程流體名稱混合氣體管程進、出口的溫度Ti。T0℃已計算25。175殼程進、出口的溫度ti。t0℃已計算280 。管程、殼程的工作壓力pt。psMPa已計算。管
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