【正文】 化工生產(chǎn)中應(yīng)用是十分廣泛的。管箱和殼體主要決定管殼式換熱器的承壓能力及操作運(yùn)行的安全可靠性。   K K 。 3．進(jìn)料板位置的靈敏度分析 （1）進(jìn)料板位置的靈敏度分析的Aspen 模擬結(jié)果數(shù)據(jù)表 進(jìn)料位置的模擬數(shù)據(jù)一覽表 進(jìn)料位置 塔底C 2 H 4 O 2 的含量 塔頂CH 4 O 的含量 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)備計(jì)算 39 （2） 進(jìn)料位置的Aspen 模擬結(jié)果數(shù)據(jù)示意圖 圖415 進(jìn)料板位置靈敏度分析示意圖 由以上的數(shù)據(jù)和示意圖可以得到，進(jìn)料板位置范圍為 3~10，綜合考慮去年產(chǎn) 8 萬噸甲醇的合成所用的進(jìn)料位置為第10 塊板。 02975 . 0 7 . 0 0012 . 0 68 . 21 0442 . 0 0442 . 0 5 2 5 2    w n h ow l h L h m 則出口堰高h(yuǎn) w 為： 003525 . 0 02975 . 0 065 . 0      OW L w h h h m ③弓形降液管寬度W d ： 因?yàn)?l w /D=,所以可以從弓形降液管的寬度與面積圖中讀出 A f /A T ≈,W d /D ≈； 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)備計(jì)算 42 則： m W d 15 . 0 1 15 . 0    07069 . 0 4 . 1 09 . 0 4 09 . 0 2 2     D A f m 2 ④降液管底隙高度 02925 . 0 006 . 0 03525 . 0 006 . 0 0      W h h m ⑤降液管底隙流速： 2942 . 0 02925 . 0 7 . 0 3600 68 . 21 3600 39。 欲求出塔徑應(yīng)先計(jì)算出適宜空塔速度。 4．換熱器其他參數(shù)的確定 （1）管子的間距p t 倍左右。管程和殼程分別通過兩不同溫度的流體時(shí)，溫度較高的流體通過換熱管壁將熱量傳遞給溫度較低的流體，溫度較高的流體被冷卻，溫度較低的流體被加熱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩流體換熱工藝目的。 5．換熱器的種類 換熱器的種類繁多，以管殼式換熱器為例，按其管板和殼體的組合結(jié)構(gòu)，分成固定管板式、U 型管式、浮頭式、插管式等，此次設(shè)計(jì)用的換熱器式固定管板式換熱器。熱輻射的特點(diǎn)是：不僅有能量的傳遞，而且還有能量的轉(zhuǎn)移。 應(yīng)予指出，熱力學(xué)和傳熱學(xué)既有區(qū)別又有聯(lián)系。 設(shè)計(jì)高度取13m。 化學(xué)反應(yīng)的方程式： O H OH CH H CO OH CH H CO Cat Cat 2 3 2 2 3 2 3 2         反應(yīng)速率方程式： ) / ( ) 1 ( ) 1 ( ) / ( ) 1 ( ) 1 ( 3 4 2 3 2 3 3 1 2 1 2 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 4 2 s m kmol P K P K P K P P K P P k r s m kmol P K P K P K P K P P k r H H CO CO CO CO O H O CH P H CO CO H H CO CO CO CO O CH P H CO CO        在SI 制下，速率方程式中各系數(shù)可表示為： 速率常數(shù)： ) / )( 10 997 . 6 exp( 10 296 . 6 ) / )( 10 043 . 5 exp( 10 175 . 6 3 3 7 20 2 3 3 7 16 1 Pa s m kmol RT k Pa s m kmol RT k      平衡常數(shù)： P=5Mpa T T K T T K P P ln 4263 . 4 1 10 9079 . 9 246 . 81 ln ln 2095 . 3 1 10 3818 . 1 707 . 75 ln 3 2 4 1          P=10Mpa T T K T T K P P ln 5112 . 9 1 10 3565 . 1 775 . 118 ln ln 013 . 7 1 10 6502 . 1 434 . 104 ln 4 2 4 1          吸附系數(shù)： T K CO 1 10 309 . 1 35763 . 5 ln 4    沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)備計(jì)算 22 T K CO 1 10 257 . 2 64851 . 21 ln 3 2     T K H 1 10 585 . 1 19395 . 12 ln 3 2     反應(yīng)器R301 1．反應(yīng)器R301 的物性數(shù)據(jù) 進(jìn)入反應(yīng)器R301 的物料數(shù)據(jù)表 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)Aspen 模擬流程圖 5 R301 1 2 3 圖41 反應(yīng)器R301 的Aspen 模擬流程圖 序 號(hào) 組分 分子式 分子量 常 壓 沸點(diǎn)℃ 摩爾分率 溫度 ℃ 壓力 MPa 1 一氧化碳 CO 210 2 二氧化碳 CO 2 3 氫氣 H 2 4 甲烷 CH 4 5 氮?dú)?N 2 6 氬氣 Ar 7 甲醇 CH 4 O 8 水 H 2 O 100 9 乙醇 C 2 H 6 O 10 甲酸甲酯 C 2 H 4 O 2 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)備計(jì)算 23 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和靈敏度分析 1．管數(shù)的靈敏度分析 管數(shù)的靈敏度分析一覽表 管數(shù) CO 轉(zhuǎn)化率 CO2 轉(zhuǎn)化率 出口CH3OH 含率 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 6100 6200 6300 6400 6500 6600 6700 6800 6900 7000 7100 7200 7300 7400 7500 7600 7700 7800 7900 8000 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 6100 6200 6300 6400 6500 6600 6700 6800 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)備計(jì)算 24 管數(shù) 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 0 . 1 1 0 . 1 2 0 . 1 3 0 . 1 4 0 . 1 5 0 . 1 6 0 . 1 7 0 . 1 8 0 . 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 0 . 4 5 0 . 5 0 . 5 5 0 . 6 0 . 6 5 CO轉(zhuǎn)化率 CO2轉(zhuǎn)化率 出口CH3OH含率 圖42 管數(shù)Aspen 模擬結(jié)果圖 在整個(gè)流程中 CO 的轉(zhuǎn)化率為 ，CO 2 的轉(zhuǎn)化率為 ，CH 3 OH 的產(chǎn)率為 。 Lurgi 合成塔既是反應(yīng)器又是廢熱鍋爐。產(chǎn)品甲醇的純度在99%以上。 精甲醇的精餾過程是利用粗甲醇中各組分的揮發(fā)度不同，而且不形成共沸物。 甲醇的生產(chǎn)原理 合成反應(yīng)原理 壓力下，在催化劑的作用下，氣體中的一氧化碳、二氧化碳與氫反應(yīng)生成甲醇，基本反應(yīng)式為： 2 4 2 2 2 4 2 2 2 6 2 2 4 2 2 2 3 4 2 2 O H C H CO O H O CH H CO O H O H C H CO O CH H CO        以銅為主體的銅基催化劑，對(duì)于甲醇合成具有極高的選擇性，而且在不太高的壓力及溫度下，要求合成氣的凈化要徹底，否則其活性將很快喪失，它的耐熱性也較差，要求維持催化劑在最佳的穩(wěn)定的溫度下操作。催化劑效果：?jiǎn)纬剔D(zhuǎn)化率高；循環(huán)比?。ㄐ∮?）；出口甲醇濃度高，12%～14%（V）；甲醇產(chǎn)率高；碳轉(zhuǎn)化率高（大于99%）；能源與原料消耗低；催化劑用量少，為傳統(tǒng)的50%。80 年代齊魯石化公司第二化肥廠引進(jìn)了聯(lián)邦德國(guó)Lurge 公司的低壓甲醇合成裝置 中壓法 中壓法是在低壓法研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來的,由于低壓法操作壓力低,導(dǎo)致設(shè)備體積相當(dāng)龐大, 10MPa ICI 公司研究成功了 512 型銅基催化劑,其化學(xué)組成和活性與低壓合成催化劑511型差不多,只是催化劑的晶體結(jié)構(gòu)不相同,從而使 ICI 公司有可能將原有的 5MPa 的合成壓力提高到 l0MPa,所用合成塔與低壓法相同也是四段冷激式，其流程,其流程和設(shè)備與低壓法類似. 合成甲醇催化劑的種類及性能 幾種國(guó)外催化劑種類及性能 1． 型甲醇合成催化劑 該催化劑的化學(xué)組成為 CuO 60%，ZnO 30%,Al2O3 10%.形狀及顆粒為φ ?0?6 ，～；操作溫度210～270℃，操作壓力可低于 。在壓力5～20 MPa，溫度370～420 ℃下，以活性氧化鋁或分子篩作催化劑，甲醇和胺發(fā)生反應(yīng)生成一甲胺、二甲胺和三甲胺的混合物，經(jīng)精餾分離可得一甲胺、二甲胺和三甲胺產(chǎn)品。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 工藝概述 3 2 工藝概述 甲醇的性質(zhì) 甲醇的物理性質(zhì) 甲醇，又名：木精、木酒精；英文名：Methanol；分子式CH3OH；分子量:32，(20/4℃)，℃，℃，℃，℃，蒸汽壓 (100mmHg ℃)，蒸氣與空氣混合物爆炸極限6～ %（體積比），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，但是不與石油醚混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。目前大都采用（中）低壓工藝來合成甲醇。英國(guó)ICI 公司和德國(guó)Lurgi 公司分別成功的研制出中低壓甲醇合成催化劑，降低了反應(yīng)壓力，促進(jìn)了甲醇生產(chǎn)的高速發(fā)展。1734 年，Damds 和P39。 是一種無色、易燃、易揮發(fā)的有度液體，常溫下對(duì)金屬無腐蝕性（鉛、鋁除外），略有酒精氣味。并使用CAD 繪制相應(yīng)的工藝流程圖。采用 Aspen 對(duì)主要設(shè)備如：混合器、反應(yīng)器、閃蒸塔、換熱器、精餾塔等進(jìn)行物料衡算，對(duì)甲醇反應(yīng)器，進(jìn)料產(chǎn)品第一換熱器，冷卻器等六個(gè)設(shè)備進(jìn)行熱量衡算，并對(duì)甲醇反應(yīng)器和換熱器進(jìn)行設(shè)備計(jì)算。 iii 目錄 內(nèi)容摘要 ........................................................................................................................... i Abstract ............................................................................................................................. ii 目錄 ................................................................................................................................. iii 1 文獻(xiàn)綜述 ............................................................................................................. 1 甲醇在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 ................................................................ 1 甲醇在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)向 ........................................................................... 1 生產(chǎn)技術(shù) ............................................................................................... 1 技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 ........................................................................................ 1 甲醇的市場(chǎng)需求狀況 ................................................................................... 2 2 工藝概述 ............................................................................................................. 3 甲醇的性質(zhì) .................................................................................................. 3 甲醇的物理性質(zhì) .................................................................................... 3 甲醇的化學(xué)性質(zhì) .................................................................................... 3 生產(chǎn)方法的評(píng)述及選