【正文】 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計算 19 合成塔能量計算 19 常壓精餾塔能量衡算 20 主要設(shè)備計算及選型 23 常壓精餾塔計算 23 初估塔徑 25 理論板數(shù)的計算 27 塔板流體力學(xué)驗算 30 常壓塔主要尺寸確定 32 輔助設(shè)備 34 35參考文獻 36 1 總 論 概述 1. 生產(chǎn)的發(fā)展 1） 世界甲醇工業(yè)的發(fā)展總體上說，世界甲醇工業(yè)從90年代開始經(jīng)歷了19911998的供需平衡，19981999的供大于求，從2000年初至今的供求基本平衡三個基本階段。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℃。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)。 CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O這也是一個可逆放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)合成法反應(yīng)機理 本反應(yīng)采用銅基催化劑，5 MPa，250 ℃左右反應(yīng)，清華大學(xué)高森泉，朱起明等認為其機理為吸附理論，反應(yīng)模式為：H2+2˙→2H˙ ①CO+H˙→HCO˙②HCO˙+H˙ →H2CO˙˙H2CO˙˙+2H˙→CH3OH+3˙CH3OH˙→ CH3OH+˙ 反應(yīng)為①，②控制。 　表22 甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及組成消耗方式單位消耗物料量生成物料量合計COH2CO2N2CH4CH3OHC4H9OH(CH3)2OH2O消耗生成①式kmolNm3②式kmolNm3③式kmolNm3④式kmolNm3⑤式kmolNm3氣體溶解Nm30擴散損失Nm30合計Nm3消耗組成%(v)生成質(zhì)量kg生成組成%(wt)100設(shè)新鮮氣量為G新鮮氣,馳放氣為新鮮氣的9%[1]。 表29 甲醇馳放氣流量及組成組成COCO2H2CH4ArCH3OHH2O合計流量：Nm3/h微組成：(V)%100粗甲醇貯罐氣流量及組成風(fēng)表210。粗甲醇含水： 堿液帶水： kg/h 補加軟水： kg/h 合計： ： kg/h ： kg/h由以上計算列表214。 　　 圖22 粗甲醇精餾物流圖 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計算 合成塔能量計算已知：合成塔入塔氣為220 ℃，出塔氣為250 ℃，熱損失以5%計，殼層走4MPa的沸水。表218　常壓塔入熱物料進料回流液加熱蒸汽組分甲醇水+堿甲醇流量：kg/h溫度：℃12412440比熱：kJ/kg℃熱量:kg/hQ加熱Q入=Q進料+Q回流液+Q加熱=+++Q加熱=+ Q加熱 2.帶出熱量見表219。得負荷系數(shù)：G=。 因為不設(shè)進口堰：精餾段：hd=()2=()2=提餾段：hd=()2=()2=C、板上液層高度：hL= m 所以Hd=hp+hL+hd精餾段：Hd=++= m提餾段：Hd=++=取= 選定HT= hw=則：（HT+hw）=（+）=所以Hd(HT+hw)即可防止淹塔。本設(shè)計選用Lurgi管殼型反應(yīng)器。35 。反應(yīng)氣流經(jīng)反應(yīng)管，放出的熱量通過管壁傳給沸騰水，使其汽化，轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑴囟日羝? 板上液體流經(jīng)長度:ZL=D2Wd== 板上泛液面積：Ab=AT2Af== ev=( 又因為， 所以對于精餾段 則 提餾段 則 因此沒有霧沫夾帶 常壓塔主要尺寸確定1.壁厚選用20尺鋼為塔體材料，由于是常溫常壓操作，取壁厚Sn=10 mm 2.封頭采用標準橢圓封頭，材料為20R鋼，壁厚與塔體相同，即：Sn=10 mmhi=1000=750 mm，h0=60 mm 3.裙座以Q235A鋼為裙座材料，壁厚為10 mm，內(nèi)徑等于塔內(nèi)徑D=2600 mm，高度為3m，裙座與簡體的連接采用對焊不校核強度。Xf==精甲醇中甲醇的摩爾分率Xd。 表220 精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：采出熱量精甲醇：塔底供熱：內(nèi)回流：g內(nèi)(+)內(nèi)回流：g內(nèi)()總?cè)霟幔?總出熱：+所以：總?cè)霟?總出熱所以：+=+所以：g內(nèi)= kg/h5.常壓塔提餾段熱量平衡見表221。入塔氣熱容見416。預(yù)后粗甲醇： kg/h常壓塔。 表211　甲醇生產(chǎn)物料平衡匯總表組分新鮮氣循環(huán)氣入塔氣出塔氣醇后氣流量組成流量組成流量組成流量組成流量組成Nm3(v)%Nm3(v)%Nm3(v)%Nm3(v)%Nm3(v)%COCO2H2N2ArCH4CH3OHC4H9OH(CH3)2OH2O微量/合計100100100100100甲醇合成塔分離器貯 罐冷 凝根椐計算結(jié)果，可畫出甲醇生產(chǎn)物流圖，如：圖21　甲醇生產(chǎn)物流圖