【正文】 (kg）=(kmol)空氣帶入的水：(kmol)=(kg）產(chǎn)品帶出的水：(kmol)=(kg)尾氣帶出的水：(kmol)=(kg）反應(yīng)生成的水：＋2＋2＋＋=(kmol)=(kg)%計，應(yīng)加入的配料水蒸氣為：247。）100% =%甲醛收率 =（甲醇總轉(zhuǎn)化率甲醛選擇性）100% =100% =%則 一塔吸收甲醛量為：%=(kmol)=(kg) 二塔吸收甲醛量為：－－=(kmol)=(kg)該二塔循環(huán)液中甲醛濃度為15%，并設(shè)未轉(zhuǎn)化甲醇除尾氣外，均在二塔被吸收。表4—3 蒸發(fā)器物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkg原料甲醇 原料氣CH3OHCH3OHH2OH2O空氣O2 O2 N2N2H2O合計 ?。?）過熱器物料衡算出料中H2O量為配料蒸氣與原料氣水量相加。出料的尾氣在物料衡算中已求出，二塔液相采出量與表4—5中相同表4—7 吸收二塔物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkg進料氣相尾氣CH2OCH2OCH3OHCH3OHH2OH2OCO2CO2COCOCH4CH4H2H2O2O2N2N2塔頂加水二塔液采出CH2OCH3OHH2O合計　　3表4—8 物料平衡總進料出料組分摩爾流量質(zhì)量流量質(zhì)量含量組分成品尾氣kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hmol%CH3OHHCHO O2 CH3OH(HCOOH)N2H2O甲醇帶水CO2 空氣帶水CO配料蒸汽N2工藝補水O2H2 15CH4 小計100小計6944100100S　　S　　　　　 熱量衡算 物性參數(shù)及計算公式（1）物性數(shù)據(jù)的選擇見下表：表4—9 物性數(shù)據(jù) 計量單位：見表物質(zhì)Cp/[kJ/(kmol原料甲醇和空氣帶入的熱量見下表：表4—10 原料甲醇和空氣帶入的熱量 計量單位：見表物料n/(kmol℃]Q104/kJCH3OH H2ON2O2 合計　　　查《化學(xué)工程師技術(shù)全書》下冊P12001202得原料相變焓：CH3OH：104kJ/kmolH2O：104kJ/kmol則 原料甲醇相變熱=104＋104=104(kJ)則 需補充熱量：Q=(－) 104=104(kJ)所需用來加熱的水量：G=Q/[(85－55)]=104 (kg℃則 水蒸氣帶入的熱量為：115=104 (kJ) 而 原料氣帶入的熱量為：104(kJ)三元氣帶出的熱量見下表：表4—12 三元氣帶出的熱量 計量單位：見表物料n/(kmol1）反應(yīng)段與一段急冷段反應(yīng)熱的計算（25℃）：表4—13 反應(yīng)熱 計量單位：見表反應(yīng)式反應(yīng)焓甲醇耗量Q104kJKJ/moln/(kmol℃kJHCHO104H2O104合計　　104kJ轉(zhuǎn)化氣帶出的熱量見下表：表4—15 轉(zhuǎn)化氣帶出的熱量 計量單位：見表物料n/(kmol（4）吸收塔的熱量衡算：已知：104 kJ；　　　塔頂加水量：；　　　水溫：22℃； Cp= kJ/kmol℃kJHCHO104CH3OH104H2O104合計　　成品帶出的熱量的計算：成品出料溫度為42℃，CH2O：Cp= kJ/kmolh1)T/℃Cp/[kJ/kmol蒸發(fā)室體積強度 =[(＋＋)(321/273) 247。KA=Q/K△Tm=104/(140)= m2選用φ25，dm=按等邊三角形排列，查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表7—5，取管間距a=32mm列管長取L=2000mm則 列管數(shù)n=A/πdmL=2=568根查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表7—4，取列管數(shù)為572根 徑的計算：對角線上管子數(shù)b查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表7—4得b=21Di=(b＋1)a=2232=704mm 取整為800mm實際傳熱面積A=πndmL =5722 = m2過熱器主要尺寸： 內(nèi)徑：D=800mm 高度：H實=2000mm 列管規(guī)格：φ25 列管根數(shù)：572根 傳熱面積： m2 氧化器 氧化器直徑：原料氣標準流量計算V= = =取觸媒層厚度H=30mm則 觸媒體積Vr=πD2H/4觸媒時間按同行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗t=~取t=t=Vr/V=πD2H/(4) 得D= 圓整D=1400mmt實= Vr/V=(30103)/ (4)=＜ 熱鍋爐的主要尺寸：（1）估算傳熱面積：進鍋氣體溫度630℃；出鍋氣體溫度150℃。K則傳熱面積A=Q放/K△Tm = 104 /50=因急冷段與廢鍋爐直接相連，為使氣體均勻分布，故要求急冷段的管數(shù)管徑和排列方式也廢鍋爐完全相同。h 液相流量：L=，可設(shè)一塔塔徑為1400mm則 L頂=15= L底=＋= L回=L頂－L二補一=－= V回=主要物性數(shù)據(jù)表：表5—2 主要物性數(shù)據(jù) 計量單位：見表項目單位塔底塔頂氣相溫度℃10042液相溫度℃5330操作壓力mmHg795785氣相重度Kg/m3液相重度Kg/m3液相粘度Cp液相流量kg/h氣相質(zhì)量流量kg/h6944氣相體積流量m3/h氣相體積流量m3/s 泛點氣速計算：log10[(uf/g)( σ/ε3)(rg/r1)]=A－(L/G)1/4(rg/r1)1/8其中uf——泛點氣速m/sg——重力加速度m/s。則：儲水量=產(chǎn)氣量=Q放/（蒸氣焓－水焓）=Q放/（－）=取填充第數(shù)（40%~50%）取45%，則汽包總?cè)莘eV=V1/=設(shè)封頭為標準橢圓形封頭，直邊高度H=25mm，再設(shè)汽包直徑D=2m，則a=1m，b=V封=π/24D3，V圓柱=πD2（L1＋0025）/4V=2 V封＋ V圓柱=，得=總長：L= L1＋2＋2=3m=3000mm汽包的主要尺寸：直徑D=2m 總長L=3000mm 吸收一塔已知：進塔氣量：G入= 進塔溫度：100℃ 塔底壓力：795mmHg 出塔氣量：G出= kmol/h= 6944kg/h 出塔溫度：42℃ 塔頂壓力：785 mmHg物性數(shù)據(jù)的計算：塔底（進料）：V氣=[(273＋100)]/(273760)/795 =r氣=G入/ V氣=塔頂（出料）V氣1=[(273＋42)]/ (273760)/785 = m3/h =r氣1=G出/ V氣1=6944/=：r液=[＋(F－45) －][1000＋(55－T)]其中：F——CH2O的質(zhì)量濃度(%) M——CH3OH的質(zhì)量濃度(%) T——溫度（℃）塔底重度：塔底液體為成品液：CH2O的質(zhì)量濃度(%)F= CH3OH的質(zhì)量濃度(%)M=溫度（℃）T=53℃r液=[＋(－45) －][1000＋(55－53)] = Kg/m3 塔頂重度：塔頂液為二塔來液：CH2O的質(zhì)量濃度(%)F=15 CH3OH的質(zhì)量濃度(%)M= 溫度（℃）T=30℃r液=[＋(15－45) －][1000＋(55－30)] = Kg/m3一塔回流液重度同塔頂重度吸收一塔平均液相重度為：[(＋2)/3]1/2= 液相粘度（單位Mpa或Cp） u=＋＋－其中：F、M、T與前相同公式來自于《有機化工原料大全》第一卷P207塔底粘度u底=＋＋－53=塔頂粘度u頂=＋15＋－30= 填料填料選公稱直徑為50的瓷質(zhì)鞍環(huán)，其規(guī)格如下：表5—1 鞍環(huán)規(guī)格 計量單位：見表尺寸外徑高厚度填料因子比表面積空隙率堆積密度　7545125m1103m2/m3538kg/m3《化工工藝設(shè)計手冊》第一冊P242表3—57 噴淋密度：U適宜=bσ 公式來自《有機化學(xué)工程》P215，σ為比表面積U適宜=103=KA= Q/K△Tm =104/() = m2（2）計算：由上估算得傳熱面積A= m2進口溫度：630℃ 出口溫度：150℃t=(630＋150)247。hS1，取T=48℃=321K?！? H2O：Cp= kJ/kmol計算：塔頂加水帶入的熱量Q加=22=104 kJ 生成的產(chǎn)品已有12%被氧化器的冷凝段冷凝，余下的被吸收塔冷凝，其量為：　　　HCHO：－=(kmol) CH3OH：－=(kmol) H2O：－=(kmol)相變焓見下表：表4—16 相變焓 計量單位：見表物料n相變焓Q104名稱kmol℃]Q104/kJCH2O 100CH3OH100HCOOH100H2O100CO2100CO100CH4100H2100O2100N2100合計　　　氧化器所剩余的總熱量：(＋＋－) 104=104 (kJ)設(shè)熱損失為2%，則有：104(1－2%)=104 (kJ)的剩余熱可供利用。h1設(shè)蒸汽飽各一段急冷段看成一個體系，且加入的軟水溫度為25℃，所以25℃軟水升溫發(fā)生相變，成為115℃的蒸汽，如下表示：　　　　　　　　　　△H1　　　　　　　△H2 H2O（25℃液態(tài)）→H2O（115℃液態(tài)）→H2O（115℃氣態(tài)）該過程焓變△H=△H1＋△H2=Cp△t＋△Hv =(115－25)＋2108 =(kJ/kg)取熱損失為2%，急冷段產(chǎn)生水蒸氣量為：Ｇ=［Q放（１－２％）］／△H=(kg/h)２）冷卻段冷卻熱：轉(zhuǎn)換氣經(jīng)急冷段后降溫至100，由于轉(zhuǎn)換氣的非理想性，因此可設(shè)其冷凝熱占產(chǎn)品量的12%：則 694412%=(kg)其中：% %=(kg)=(kmol) % %=(kg)=(kmol)從而冷凝熱見下表表4—14 冷凝熱 計量單位：見表物料n相變焓Q104名稱kmol℃]Q104/kJCH3OH115H2O115O2 115N2115合計　　　需加入的熱量（熱損失為2%）：Q=△H=[(－－)/(1－2%)]=104 (kJ)查得3925KPa（表壓）水蒸氣的冷凝熱為2108kJ/kg則 加熱蒸汽量G=Q/2108= 為了防止液體析出，設(shè)來自蒸汽網(wǎng)管的配料蒸汽溫度為115℃?！鎉Q104/kJCH3OH22H2O22空氣N268O268H2O68合計　　　原料氣帶出的熱量見下表：表4—11 原料氣帶出的熱量