【正文】 醇的摩爾分率Xw。 1.精餾段1. 求操作負(fù)荷系數(shù)C精餾段功能參數(shù)：()=() =塔板間有效高度H0=HTHC ==查斯密斯圖《甲醇工學(xué)》化工工學(xué)出版社。 表221　提餾段熱量平衡表帶入熱量：kJ/h帶出熱量：kJ/h加壓塔來的甲醇：殘液：塔底供熱：內(nèi)回流：g’內(nèi)(+)內(nèi)回流：g’內(nèi)()總?cè)霟幔? g’內(nèi)總出熱：+’內(nèi)因?yàn)椋篞總?cè)霟?Q總出熱即：+ g’內(nèi)=+’內(nèi)所以：g’內(nèi)= 主要設(shè)備計(jì)算及選型設(shè)備是化工工藝運(yùn)作的載體，選擇合適的設(shè)備，對(duì)于提高生產(chǎn)率，降低原料，能是的消耗有著重要的作用。1.帶入熱量見表218。入塔氣熱容見 表216　5MPa，220℃下入塔氣除(CH3OH)熱容組分COCO2H2N2ArCH4合計(jì)流量：Nm3比熱：kJ/kmol℃/熱量：kJ/℃查得220℃ kJ/kmol， Nm3。塔頂： 塔釜：甲醇　　 水　　 NaOH 高沸物 kg/h： 總出料：由以上計(jì)算。預(yù)后粗甲醇： kg/h常壓塔。表213 預(yù)塔進(jìn)料及組成物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)粗甲醇?jí)A液軟水合計(jì) (2).出料　。表18 分離器出口氣體組成氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4組成 % % % % % % %氣m3/h 量 kmol/h 甲醇合成塔分離器貯 罐冷 凝根椐計(jì)算結(jié)果，可畫出甲醇生產(chǎn)物流圖，如：圖21　甲醇生產(chǎn)物流圖 　　　　　　 粗甲醇精餾的物料平衡計(jì)算 A 預(yù)塔的物料平衡(1).進(jìn)料：。忽略原料氣帶入份，根據(jù)②、③、④得反應(yīng)⑤生成的水的量為：= k mol/h。即吸附控制。 本設(shè)計(jì)的主要方法及原理 造氣工段：使用二步法造氣 CH4+H2O(氣)→CO+ kJ/mol CH4+O2→CO2+2H2+ kJ/mol CH4+O2→CO+2H2+ kJ/mol CH4+2O2→CO2+2H2O+ kJ/mol 合成工段：5MPa下銅基催化劑作用下發(fā)生一系列反應(yīng) 主反應(yīng) ： CO+2H2→CH3OH+ kJ/kmol副反應(yīng)： 2CO+4H2→(CH3O)2+H2O+ kJ/kmol CO+3H2→CH4+ H2O+ kJ/kmol 4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+ kJ/kmol(A) CO+H2→CO + kJ/kmol除（A）外，副反應(yīng)的發(fā)生，都增大了CO的消耗量，降低了產(chǎn)率，故應(yīng)盡量減少副反應(yīng)。我國政府已充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工產(chǎn)業(yè)：從甲醇出發(fā)生產(chǎn)煤基化學(xué)品是未來C1化工發(fā)展的重要方向。這部分空氣作為燃料，大部分氣體進(jìn)入透平壓縮機(jī)加壓返回合成塔，合成塔副產(chǎn)的蒸汽及外部補(bǔ)充的高壓蒸汽一起進(jìn)入過熱器加熱到50 ℃，帶動(dòng)透平壓縮機(jī)，透平后的低壓蒸汽作為甲醇精餾工段所需熱源。這項(xiàng)新工藝仍處在研究之中，尚未投入工業(yè)生產(chǎn)，還有許多技術(shù)問題需要解決和完善。 該法的缺點(diǎn)是由于反應(yīng)溫度低，反應(yīng)熱不易回收利用；CO2和H2O容易使復(fù)合催化劑中毒，因此對(duì)合成氣體的要求很苛刻，不能還有CO2和H2O，還需進(jìn)一步研究。氣液固三相工藝的優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少；由于介質(zhì)的存在改善了反應(yīng)器的傳熱性能，溫度易于控制，提高了反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性；催化劑的顆粒小，內(nèi)擴(kuò)散影響易于消除；合成甲醇的單程轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)15%20%，循環(huán)比大為減?。荒芰炕厥绽寐矢撸淮呋瘎┠p少。這類液相介質(zhì)有如三甲苯，液體石蠟和正十六烷等。所有這些問題向人們揭示，在合成甲醇技術(shù)方面仍有很大的潛力，更新更高的技術(shù)等待我們?nèi)ラ_發(fā)。此外，由于壓力低，動(dòng)力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。高壓法：()是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度360400℃。 傳統(tǒng)甲醇合成采用氣相工藝，不足之處是原料單程轉(zhuǎn)化率低，合成氣凈化成本高，能耗高。最小規(guī)模的是智利甲醇項(xiàng)目，產(chǎn)能也達(dá)84萬t/a，一些上世紀(jì)末還稱得上經(jīng)濟(jì)規(guī)模的60萬t/a裝置因失去競(jìng)爭(zhēng)力而紛紛關(guān)閉。年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇精餾工藝設(shè)計(jì)摘 要 我國的甲醇工業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)能力得到了很大提高。在2004——2008年新建的14套甲醇裝置中平均規(guī)模為134萬t/a，其中卡塔爾二期工程項(xiàng)目高達(dá)230萬t/a。 通常的甲醇合成工藝中，未反應(yīng)氣體需循環(huán)返回反應(yīng)器，而KPT則提出將未反應(yīng)氣體送往膜分離器，并將氣體分為富含氫氣的氣體，前者作燃料用，后者返回反應(yīng)器。………………………………………………………9 合成塔物料平衡計(jì)算……………………………………………………10 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計(jì)算………………………………………………………20 合成塔能量計(jì)算 ………………………………………………………20 常壓精餾塔能量衡算……………………………………………………24 主要設(shè)備計(jì)算及選型……………………………………………………………26 常壓精餾塔計(jì)算…………………………………………………………26 初估塔徑…………………………………………………………………28 理論板數(shù)的計(jì)算…………………………………………………………30 塔內(nèi)件設(shè)計(jì)………………………………………………………………33 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算………………………………………………………36 塔板負(fù)荷性能……………………………………………………………39 常壓塔主要尺寸確定……………………………………………………41 輔助設(shè)備…………………………………………………………………43 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………45致謝…………………………………………………………………………………………46第1章甲醇合成的基本概念 甲醇的合成方法 常用的合成方法 當(dāng)今甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的80%以上。在較低壓力下可獲得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗。目前，甲醇的生產(chǎn)方法還主要有①甲烷直接氧化法：2CH4+O2→2CH3OH.②由一氧化碳和氫氣合成甲醇，③液化石油氣氧化法 本設(shè)計(jì)所采用的合成方法比較以上三者的優(yōu)缺點(diǎn)，以投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率為依據(jù)，選擇中壓法為生產(chǎn)甲醇的工藝，用CO和H2在加熱壓力下，在催化劑作用下合成甲醇，其主要反應(yīng)式為：CO+ H2→CH3OH 甲醇的合成路線 常用的合成工藝 雖然開發(fā)了高活性的銅基催化劑，合成甲醇從高壓法轉(zhuǎn)向低壓法，完成了合成甲醇技術(shù)的一次重大飛躍，但仍存在許多問題：反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜；單程轉(zhuǎn)化率低，氣體壓縮和循環(huán)的耗能大；反應(yīng)溫度不易控制，反應(yīng)器熱穩(wěn)定性差。既是催化劑的硫化介質(zhì)，又是反應(yīng)熱吸收介質(zhì)，甲醇在液相介質(zhì)中的溶解度越小越好，產(chǎn)物甲醇以氣相的形式離開反應(yīng)器。CO和H2在該液相中的氣液平衡常數(shù)很大，采用CuZnAl催化劑，其單程轉(zhuǎn)化率大于相同條件下氣相的平衡轉(zhuǎn)化率。催化劑均勻分布在液相介質(zhì)中，不存在催化劑表面不均一性和內(nèi)擴(kuò)散影響問題，反應(yīng)溫度低，一般不超過200℃，20世紀(jì)80年代中期，美國Brookhaven國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了活性很高的復(fù)合型催化劑，其結(jié)構(gòu)為NaOHRONaM(O