【正文】 開(kāi)孔率： ==% 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 1.氣相通過(guò)浮閥塔的壓降 Hp=Hc+Hl+H1. 干板阻力精餾段提餾段Uoc=Uoc==Uoc==因?yàn)閁0UocU0UocHc=Hc=Hc=== ⑵.板上充氣液層阻力。 3.液相負(fù)荷上限　　　液體在降液管中停錙時(shí)間不低于5S為停留時(shí)間的上限。本設(shè)計(jì)選用Lurgi管殼型反應(yīng)器。 最后，我要感謝我的父母及家人，沒(méi)有人比你們更愛(ài)我，你們對(duì)我的關(guān)愛(ài)讓我深深感受到了生活的美好，謝謝你們一直以來(lái)給予我的理解、鼓勵(lì)和支持，你們是我不斷取得進(jìn)步的永恒動(dòng)力。 ⑷.進(jìn)料管進(jìn)料狀態(tài)為124 ℃， MPa， kg/h， kg/h， kg/m3，即甲醇的密度為：＝＝ m3/h所以：進(jìn)料體積流量為：V== m3/h進(jìn)料管流速取為u= m/s，則進(jìn)料管徑： d4== m即取d4=70 mm⑸.再沸器蒸汽入口管由前面計(jì)算可知： kg/h，溫度為105 ℃。 板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度:ZL=D2Wd== 板上泛液面積：Ab=AT2Af== ev=( 又因?yàn)椋? 所以對(duì)于精餾段 則 提餾段 則 因此沒(méi)有霧沫夾帶 塔板負(fù)荷性能 !.霧沫夾帶線泛點(diǎn)率=對(duì)于一定的物系和一定的塔板v，l，Ab，K，G及Zl已知，相對(duì)于ev，得VL關(guān)系式，按泛點(diǎn)率=80%計(jì)算：精餾段： =化簡(jiǎn)得：+= 由上可知，霧沫夾帶線為直線。堰長(zhǎng)取Lw===2400 mm堰高：hw=hlhow采用平直堰，堰上液層高度how how=E() (a)提餾段及精餾段計(jì)算結(jié)果如下：精餾段提餾段溢流強(qiáng)度i，i=L/Lw,m3/()i==i==i=525適合要求適合要求求E，由(L/==E=E=堰上液層高度howHow=How=由(a)計(jì)算==堰高Hw==Hw=圓整到Hw=Hw= 2.降液管設(shè)計(jì)Lw=2400mm，=查閱《代工原理》(下)天津科學(xué)技術(shù)出版社，得到：=，=Wd降液管弓形寬度mAf降液管弓形面積m2AT塔截面積m2Wd==AT=D2=()2= m2Af== m2降液管容積與液體流量之比為液體在降液管中的停錙時(shí)間t，一般大于5S，即：t=精餾段：t==5S提餾段：t==5S故降液管底隙高度H0，對(duì)弓形降液管，管口面積等于底隙面積，即有：H0=，取= m/s則：精餾段：H0== m提餾段：H0== m 3.塔板布置及浮閥數(shù)目與排列：取閥孔動(dòng)能因子F0=,計(jì)算如下：精餾段提餾段U0=U0==U0==每層浮閥數(shù)N=N=N==433=527取邊緣高度Wl=泡沫區(qū)寬度Ws=考慮到塔的直較大，必須采用分塊式塔盤(pán)，取=85mm，按=95 mm， =85 mm以等腰三角形順排。所以：液體平均密度== kg/m3則液體負(fù)荷Lm== 初估塔徑本設(shè)計(jì)采用F1重閥浮閥塔，設(shè)全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距HT= m，溢流堰高h(yuǎn)c= m。所以：Q出=+=+ = kJ由反應(yīng)式得:Q反應(yīng)=[++++()] 1000 =(+++)1000 =87556320 kJ Q熱損失=(Q入＋Q反應(yīng)) 5%=(+87556320) 5%= kJ所以：殼程熱水帶走熱量 Q傳 = Q入 + Q反應(yīng) Q出 Q熱 =+ = kJ又：Q傳=G熱水r熱水所以:G熱水== kg/h即時(shí)產(chǎn)蒸氣：=　 常壓精餾塔能量衡算 Xf==查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》,甲醇露點(diǎn)溫度t=℃75℃操作條件：塔頂75℃，塔釜105℃，進(jìn)料溫度124℃，回流液溫度40℃，取回流液與進(jìn)料的比例為4:1。塔頂： 塔釜：甲醇　　 水　　 NaOH 高沸物 kg/h： 總出料：由以上計(jì)算。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27 組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHH2OC4H9OH(CH3)2O合計(jì)入塔消耗生成出塔組成(V)100甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品的流量、組成見(jiàn)表28。 MPa，40℃時(shí)各組分在甲醇中的溶解度列表于表21表21 ，40℃時(shí)氣體在甲醇中的溶解度組分H2COCO2N2ArCH4溶解度Nm3/t甲醇0Nm3/h0 《甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進(jìn)展》據(jù)測(cè)定：35 ℃時(shí)液態(tài)甲醇中釋放CO、CO g甲醇，假定溶解氣全部釋放，則甲醇擴(kuò)散損失為：(++++)= kg/h， Nm3/h。反應(yīng)熱力學(xué)一氧化碳加氫合成甲醇的反應(yīng)式為 CO+2H2CH3OH(g)這是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇－醋酸及其衍生物”；利用國(guó)外開(kāi)發(fā)成功的MTO或MTP先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展“甲醇－烯烴及衍生物”的2大系列。2．本設(shè)計(jì)的合成工藝經(jīng)過(guò)凈化的原料氣，經(jīng)預(yù)熱加壓，于5 Mpa、220 ℃下，從上到下進(jìn)入Lurgi反應(yīng)器，在銅基催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，出口溫度為250 ℃左右，甲醇7%左右，因此，原料氣必須循環(huán)，則合成工序配置原則為圖22。 Mahajan等人研制了由過(guò)渡金屬絡(luò)合物與醇鹽組成的符合催化劑，如四羰基鎳和甲醇鉀，以四氫呋喃為液相介質(zhì)，反應(yīng)溫度為125℃，CO轉(zhuǎn)化率大于90%，選擇性達(dá)99%。后來(lái)Berty等人提出了相反的觀點(diǎn)，采用的液相介質(zhì)除了熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性外，要求甲醇在其溶液中的溶解度越大越好，產(chǎn)物甲醇不是以氣相形式離開(kāi)反應(yīng)器，而是以液相形式離開(kāi)反應(yīng)器，在反應(yīng)器外進(jìn)行分離。中壓法仍采用高活性的銅基催化劑，反應(yīng)溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應(yīng)的動(dòng)力消耗略有增加。9 合成塔物料平衡計(jì)算9 粗甲醇精餾的物料平衡計(jì)算16 節(jié) 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計(jì)算 大型甲醇生產(chǎn)裝置必須具備與其規(guī)模相適應(yīng)的甲醇反應(yīng)器和反應(yīng)技術(shù)。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。(20/4℃)，℃，℃，℃，℃，蒸氣密度 ，蒸氣壓 (100mmHg ℃)，蒸氣與空氣混合物爆炸下限 6～ % ，能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。最小規(guī)模的是智利甲醇項(xiàng)目，產(chǎn)能也達(dá)84萬(wàn)t/a，一些上世紀(jì)末還稱(chēng)得上經(jīng)濟(jì)規(guī)模的60萬(wàn)t/a裝置因失去競(jìng)爭(zhēng)力而紛紛關(guān)閉。 3 合成甲醇的目的和意義 6 本設(shè)計(jì)的主要方法及原理7第2章 生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備計(jì)算 9 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算中壓法：( Mpa)隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢(shì)必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備較大，因此在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。這類(lèi)液相介質(zhì)有如三甲苯，液體石蠟和正十六烷等。當(dāng)該催化劑與第Ⅵ族金屬的羰基絡(luò)合物混合使用時(shí)，能得到更好的效果，他能激活CO，并有較好的耐硫性，當(dāng)合成氣中還有1670106的H2S時(shí)，其甲醇產(chǎn)率仍達(dá)33%。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(wèn)題需要解決和完善。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(lái)C1化工發(fā)展的重要方向。 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)