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年產(chǎn)30萬噸甲醇_畢業(yè)設(shè)計(更新版)

2024-10-19 15:09上一頁面

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【正文】 。第二部分包括物料衡算和能量衡算。 關(guān)鍵詞: 甲醇;合成;精 餾 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) Abstract Methanol consists of CO and H2, this design analysis the effects of operation conditions: temperature, pressure, the gas material position, airspeed and inert gas , this design uses the coal as raw material, through the GSP gasification process will raw materials gas into snags, through the transformation and NHD desulfurization process into the decarburization snags methanol synthesis conditions meet gas material, in the tube type of methanol synthesis isothermal reactor, this design uses the XNC98 type catalyst, use three tower distillation process will create the thick methanol blended get fine methanol. The design of the main contents include energy calculation and major equipment selection, energy balance calculations have material calculation and heat balance calculations, the main equipment including methanol synthesis tower and rectifying tower. Key words: Methanol; Synthesis; Rectification 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) I 目 錄 第 1章 概述 ........................................................ 1 第 2章 工藝簡介及影響因素 ........................................... 2 甲醇合成工藝簡介 .............................................. 2 操作條件對反應(yīng)過 程的影響 ...................................... 2 第 3章 甲醇生產(chǎn)工藝流程 ............................................. 5 甲醇合成工藝流程 .............................................. 5 甲醇精餾工藝流程 .............................................. 6 第 4章 工藝計算 .................................................... 8 物料衡算 ...................................................... 8 能量衡算 ..................................................... 16 第五章 主要設(shè)備的計算和選型 ........................................ 21 甲醇合成塔的設(shè)計 ............................................. 21 甲醇精餾塔的設(shè)計 ............................................. 23 參考文獻(xiàn) .......................................................... 32 致 謝 ............................................................ 33 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 1 第 1 章 概述 由于我國石油資源短缺,能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實問題,尋求替代能源已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。本設(shè)計遵循“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、配置科學(xué)、安全環(huán)?!钡脑瓌t,結(jié)合甲醇的性質(zhì)特征設(shè)計年產(chǎn) 30 萬噸煤制甲醇的生產(chǎn)。精餾是利用不同物質(zhì)的揮發(fā)度不同,將液體混合物進(jìn)行多次部分氣化,同時又把產(chǎn)生的蒸汽多次部分 冷凝,使混合物分離到所要求組分的操作過程。對于反應(yīng)來說,溫度升高會使分子的運動加快,分子間的有效碰撞增多,并使分子克服化合時的阻力的能力增大,從而增加了分子有效結(jié)合的機(jī)會,使甲醇合成反應(yīng)的速度加快。 一般而言,在催化劑的使用初期,反應(yīng)溫度維持在較底的數(shù)值,隨著使用時間的增加,逐步提高反應(yīng)溫度。近年來普遍使用的銅基甲醇合成催化劑,其活 性溫度范圍在 200~ 300℃,有較高的活性,對于規(guī)模小于 30萬噸 /a 的工廠,操作壓力一般可降為 5Mpa 左右;對于超大型的甲醇裝置,為了減少設(shè)備尺寸,合成系統(tǒng)的操作壓力可以升至 10Mpa左右。在采用銅基催化劑時,原料氣中二氧化碳可適當(dāng)增加,可使塔內(nèi)總放熱量減少,以保護(hù)銅基催化劑不致過熱,延長催化劑使用壽命。由于醇凈值降低的程度比空速增大的倍數(shù)要小,從而合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度在增加空速的情況下有所提高,因此可以增大空速以增加產(chǎn)量。 XCN98 的空速要求為 6000~ 15000h1,本設(shè)計空速定為 12020 h1。此外,在給定系統(tǒng)壓力操作下,為了維持一定的產(chǎn)量,必須確定適當(dāng)?shù)亩铓夂?,從而選擇(馳放氣)合適的排放量。甲醇分離器( V7002)分離出的混合氣與新鮮氣按一定比例混合后升壓送至甲醇合成塔( R7001)繼續(xù)進(jìn)行合成反應(yīng)。常壓塔再沸器( E8007A, B)以加壓精餾塔( T8002)塔頂出來的甲醇?xì)庾鳛闊嵩础? 當(dāng) 甲醇外運時,啟動精甲醇泵( P9101A,B),將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺,通過火車鶴管進(jìn)入火車槽車,通過汽車鶴管進(jìn)入汽車槽車。三塔精餾工藝中甲醇的收率達(dá) 97%。 得 每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表: 表 43 1噸粗甲醇中合成氣溶解情況 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解量( m3/t 粗甲醇) 則每小時粗甲醇中的溶解氣體量為: H2 =MV1= = m3 即 CO=MV2= = m3 即 CO2 =MV3=4= = 即 N2 =MV4= = 即 Ar =MV5= = 即 kmol CH4 =MV6= = m3 即 粗甲醇中甲醇擴(kuò)散損失 40℃時 ,液體甲醇中釋放的溶解氣中 ,每立方米含有 37014g 的甲醇 ,假設(shè)減壓后液相中除二甲醚外 ,其他氣體全部釋放出,則甲醇擴(kuò)散損失 M1=(V1+V2+V3+V4+V5+V6) m0= ( +++++) = 即 kmol, m3 合成反應(yīng)中各氣體的消耗和生成情況 表 44 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 11 表 45 合成反應(yīng)中消耗原料情況 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar 反應(yīng)( 1) m3/h — — — 反應(yīng)( 3) m3/h — — — 反應(yīng)( 4) m3/h — — — 反應(yīng)( 5) m3/h — — — 反應(yīng)( 6) m3/h — — — — 反應(yīng)( 7) m3/h — — 注:括號內(nèi)的為生成量;反應(yīng)( 1)項不包括擴(kuò)散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量 表 46 合成反應(yīng)中生成物情況 生成項 單位 生成物組分 CH4 CH3OH ( CH3O) 2 C4H9OH C18H18 H2O 反應(yīng)( 1) m3/h — — — — — 反應(yīng)( 3) m3/h — — — — 反應(yīng)( 4) m3/h — — — — 反應(yīng)( 5) m3/h — — — — 反應(yīng)( 6) m3/h — — — — 反應(yīng)( 7) m3/h — — — — — 表 47 其他情況原料氣消耗 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 粗甲醇中溶解 m3/h 擴(kuò)散的甲醇 m3/h — — — — 弛放氣 m3/h % G % G % G % G % G % G 馳放氣中甲醇 m3/h % G — % G — — — 注: G 為馳放氣的量, m3/h。 甲醇分離器出口氣體的組成 分離器出口氣體組分 =循環(huán)氣氣體組分 +弛放氣氣體組分;則分離器出口氣體中 CO 氣量 =循環(huán)氣 CO + 弛放氣 CO = += m3/h 即 ; 同理可算得其他氣體的氣量 。 在預(yù)變換爐中 CO 的轉(zhuǎn)化率為 %,設(shè)水煤氣氣量為 y,由水煤氣和預(yù)變換氣的組成,可得式; y %( %) = 解得 y=,即水煤氣氣量為 算的水煤氣組成如下表: 表 419 水煤氣組成 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 氣量 m3/h 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 16 氣化工段 原料煤用量的確定 水煤氣 中 C元素的量 =( +++ /= kmol/h 。 由公式 Q = KA△ Tm 得 A = Q/( K△ Tm) = 108 /( 300 36) = ㎡ ( 2)催化劑用量的確定 入塔氣空速 12020h1,入塔氣量 ,所以催化劑體積 =入塔氣量∕空速 =( 3)傳熱管數(shù)的確定 傳熱管選用Ф 32 ,長度 12020mm 的鋼管,材質(zhì)為 00Cr18Ni5Mo3Si2 鋼。 人孔選用標(biāo)準(zhǔn)圓形公稱直徑 DN450mm 的人孔。 ( 1)精餾段 操作負(fù)荷系數(shù) C? 精餾段功能參數(shù):nnVL (vl?? ) 21 = ?( ) 21 = 塔板間有效高度 H0=HTHC == 查斯密斯圖《甲醇工學(xué)》得負(fù)荷系數(shù): G? = 又查得 ℃時,甲醇的表面張力為: ;水的表面張力為: 精餾段甲醇水溶液的平均摩爾組成為:甲醇: 21 ?(+)= ;則含水為:=;表面張力:σ =??103+?? 103=? 103 N/m 所以 C? = ??????? ???G =551020???????? ?? ?? = 最大流速 Umax Umax=?vvl??? ? =?? ? = m/s 取安全系數(shù)為 ,則空塔氣速 U 適 ==?= m/s 塔徑 D=適U = ? = m ( 2) 提餾段 操作負(fù)荷系數(shù) C? 提餾段功能參數(shù):mmVL (vl?? ) 21 = ?( ) 21 = 查斯密斯圖得 G? = 又查得 ℃時,甲醇表面張力為: N/m。= ? = m 提餾段: H0=oULLw 39
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