生產(chǎn)能力為每小時3100立方甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計-wenkub
2023-05-20 14:32:13 本頁面
【正文】 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。 ②液體負(fù)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。不宜使用小填料。 ④粘性較大的物系，可以選用大尺寸填料的填料板。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。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)。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。 K) c2pH? 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(rèn)為汽化塔僅有潛熱變化。 K), c 230。 在本工藝過程中 ,要使甲醇水完全汽化 ,則其汽相分率必然是甲醇 40%,水 60%(mol)且已知操作壓力為 ,設(shè)溫度為 T,根據(jù)汽液平衡關(guān)系有 + = 初設(shè) T=170℃ p甲醇 =。 物料衡算 依據(jù) 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式 : CH3 OH→ CO↑ +2H2 ↑ CO+H2 O→ CO2 ↑ + H2 CH 3 OH 分解為 CO 轉(zhuǎn)化率 99%,反應(yīng)溫度 280℃ ,反應(yīng)壓力 ,醇水投料比1:(mol). 投料計算量 代入轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù) ,式 (13)和式 (14)變?yōu)?: CH3 OH→ ↑ + ↑ + CH3 OH CO+ O→ 2 ↑ + + 合并式 (15),式 (16)得到 : CH3 OH+ H2 O→ CO2 ↑ + H2 ↑ + CH3 OH+ CO↑ 氫氣產(chǎn)量為 : 3100m3 /h=3100/= kmol/h 甲醇投料量為 : *32= kg/h 水投料量為 : **18= kg/h 原料液儲槽 (V0101) 進(jìn) : 甲醇 kg/h , 水 kg/h 出 : 甲醇 kg/h , 水 kg/h 換熱器 (E0101),汽化塔 (T0101),過熱器 (E0103) 沒有物流變化 . 轉(zhuǎn)化器 (R0101) 進(jìn) : 甲醇 kg/h , 水 kg/h , 總計 出 : 生成 CO2 **44 = H2 * * 2 = kg/h CO **28 = kg/h 剩余甲醇 **32 = 剩余水 **18= 總計 吸收塔和解析塔 吸收塔的總壓為 1． 5MPa,其中 CO2 的分壓為 MPa ,操作溫度為常溫 (25℃ ). 此時 ,每 m3 吸收液可溶解 CO2 m3 .此數(shù)據(jù)可以在一 般化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊中找到，二氯 化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度數(shù)據(jù)見表 1 一 l及表 1— 2。 對于中小規(guī)模的用氫場合，在沒有工業(yè)含氫尾氣的情況下，甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化及變壓吸附的制氫路線是一較好的選擇。甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫具有以下特點： （ 1） 與大 規(guī)模的天然氣、輕油蒸氣轉(zhuǎn)化制氫或水煤氣制氫相比，投資省，能耗低。/h 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計 設(shè) 計 人： 班 級： 控制 1105 學(xué) 號： 設(shè)計時間： 20xx年 12 月 29日 — 20xx年 1月 24日 氫氣是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，它廣泛用于石油、化工、建材、冶金、電子、醫(yī)藥、電力、輕工、氣象、交通等工業(yè)部門和服務(wù)部門，由于使用要求的不同，這些部門對氫氣的純度、對所含雜質(zhì)的種類和含量都有不相同的要求，特別是改革開放以來，隨著工業(yè)化的進(jìn)程，大量高精產(chǎn)品的投產(chǎn)，對高純度的需求量正逐步加大，等等對制氫工藝和裝置的效率、經(jīng)濟(jì)性、靈活性、安全都提出了更高的要求，同時也促進(jìn)了新型工藝、高效率裝置的開發(fā)和投產(chǎn)。 依據(jù)原料及工藝路線的 不同，目前氫氣主要由以下幾種方法獲得： ① 電解水法；②氯堿工業(yè)中電解食鹽水副產(chǎn)氫氣；③烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化法；④烴類部分氧化法；⑤煤氣化和煤水蒸氣轉(zhuǎn)化法；⑥氨或甲醇催化裂解法；⑦石油煉制與石油化工過程中的各種副產(chǎn)氫；等等。 （ 2） 與電解水制氫相比，單位氫氣成本較低。本設(shè)計采用甲醇裂解 +吸收法脫二氧化碳 +變壓吸附工藝，增加吸收法的目的是為了提高氫氣的回收率，同時在需要二氧化碳時，也可以方便的得到高純度的二氧化碳。 解吸塔操作壓力為 , CO2 溶解度為 ,則此時吸收塔的吸收能力為 : = 2co?=pM/RT=? 44/[? (+25)]=CO2 體積量 V2CO=據(jù)此 ,所需吸收液量為 考慮吸收塔效率以及操作彈性需要 ,取吸收量為 m3 /h 3? = m3 /h 可知系統(tǒng)壓力降至 時 ,析出 CO 2 量為 /h= kg/h. 混合氣體中的其他組分如氫氣 ,CO 以及微量甲醇等也可以按上述過程進(jìn)行計算 ,在此 ,忽略這些組分在吸收液內(nèi)的吸收 . PSA系統(tǒng)（略 ） . 各節(jié)點的物料量 綜合上面的工藝 物料衡算結(jié)果 ,給出物料流程圖及各節(jié)點的物料量 ,見圖 1 一 2. 熱量衡算 汽化塔頂溫確定 在已知汽相組成和總壓的條件下，可以根據(jù)汽液平衡關(guān)系確定汽化塔的操作溫度 p水 = MPa p總 = MPa 再設(shè) T=175℃ p甲醇 =。300p =(kg 175 ℃ 甲醇 H = Q=? +2031? =? 106kJ/h 以 300℃導(dǎo)熱油 cp 計算 cp = kJ/(kg K) cpco ? kJ/(kg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。 （ 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。 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。相比之下，板式塔的傳質(zhì)效率較差。 ⑥操作過程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，宜采用板式塔。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(fù)荷。相比之下，穿流式塔的操作彈性較小。 ③大直徑的塔設(shè)備 以板式塔的造價較低廉。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＝ 。 設(shè)計壓力 Pc ＝ *＝ Mpa 設(shè)計溫度取最高工作溫度即 40℃ 設(shè)備材料為 16MnR 焊接接頭系數(shù) ?? （雙面對接焊，局部無損探傷） 鋼板厚度負(fù)偏差 C1 ＝ 0mm，腐蝕余量 C2 ＝ ，厚度附加量 C＝ C1 +C2 ＝ 。 （ 2） 下部設(shè)備封頭厚度計算 選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其厚度為： ? ＝ctic pDp *][2 ??? ＝ ???? ? ＝ 考慮厚度附加余量并圓整至鋼板厚度系列， 去封頭名義厚度與筒體厚度相同， n? ＝ 16mm。 查文獻(xiàn)得：柵板扁鋼截面為 50mm 8mm，扁鋼之間的間距為 28mm. 柵板強(qiáng)度計算采用按承受均布載荷的兩端簡支
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