【正文】 則體積流量為：V== = m3/h蒸汽流速取u=10 m/s，則入口管積S== m2所以：入口管徑d5== m即取d5=853 mm 輔助設(shè)備甲醇合成反應(yīng)器是甲醇合成生產(chǎn)的核心設(shè)備，由于合成反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)，故要求反應(yīng)器設(shè)計能迅速移走反應(yīng)熱。排得閥數(shù)為530個，按N=530個重新?lián)Q算F，計算結(jié)果如下：精餾段提餾段U0===F0=U0==閥孔動能因素變化不大，仍在912之間。1.帶入熱量見表218。甲醇： kg/h 。根據(jù)以上計算，則粗甲醇生產(chǎn)消耗量及生產(chǎn)量及組成列表22。作為替代燃料：近幾年，汽車工業(yè)在我國獲得了飛速發(fā)展，隨之帶來能源供應(yīng)問題。 目前液相合成甲醇研究仍處在實驗室階段，尚未工業(yè)化，但它是一種很有開發(fā)前景的合成技術(shù)。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 比較以上三者的優(yōu)缺點，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1．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。傳統(tǒng)甲醇合成反應(yīng)器有ICI的冷激型反應(yīng)器，Lungi的管殼式反應(yīng)器，Topsdpe的徑向流動反應(yīng)器等，近期出現(xiàn)的新合成甲醇反應(yīng)器有日本東洋工程的MRFZ反應(yīng)器等，而反應(yīng)技術(shù)方面則出現(xiàn)了Lurgi推出的水冷一氣冷相結(jié)合的新流程。甲醇是一種無色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，略有酒精氣味。3 甲醇的合成路線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。這樣合成甲醇反應(yīng)不斷向右進行，CO的單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%，氣相反應(yīng)物不循環(huán)。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。所以： =% G醇后=G新鮮(G醇＋G副＋G擴)+GCH4= += Nm3/h所以：G出塔＝G循環(huán)氣= G出塔G醇后G生成+GCH4G溶解=+ =甲醇生產(chǎn)循環(huán)氣量及組成見表25表25 甲醇生產(chǎn)循環(huán)氣量及組成組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHH2O合計流量：Nm3/h組成%(V)100G入塔= G循環(huán)氣+G新鮮氣=+= Nm3/h由表24及表25得到表26。A. 加壓塔。 常壓精餾塔計算條件：⑴.精甲醇質(zhì)量：精甲醇含醇：%(wt) 殘液含醇：1%(wt) ⑵.操作條件：塔頂壓力： Pa 塔底壓力： Pa 塔頂溫度：67 ℃ 塔底溫度：105 ℃ 回流液溫度：40 ℃ 進料溫度：124 ℃ 1.精餾段 平均溫度：(124+67)= ℃ 平均壓力：[() ]= KPa 表222　精餾段物料流率物料質(zhì)量流量：kg/h分子量：kg/kmol摩爾流量：kmol/h內(nèi)回流32標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：V0==操作狀況下的體積：V1==氣體負(fù)荷：Vn==氣體密度： == kg/ m3查《化工工藝設(shè)計手冊》，℃時甲醇的密度=721 kg/m3液體負(fù)荷：Ln== 2.提餾段 平均溫度：(105+124)= ℃ 入料壓力：()= kPa 平均壓力：(+)= kPa 表223 提餾段內(nèi)回流量物料質(zhì)量流量：kg/h分子量：kg/kmol摩爾流量：kmol/h內(nèi)回流32標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積： == Nm3/h操作狀態(tài)下的體積：== Nm3/h所以：氣體負(fù)荷：Vm== m3/s氣體密度： ==查得進料狀態(tài)甲醇溶液溫度124℃，%， t/m3。 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。 首先，我要衷心感謝一直以來給予我無私幫助和關(guān)愛的老師們，特別是我的指導(dǎo)師公老師，班主任羅老師，專業(yè)課劉老師、楊老師、戚老師謝謝你們這四年以來對我的關(guān)心和照顧，從你們身上，我學(xué)會了如何學(xué)習(xí)，如何工作，如何做人。L(min)=()3/2精餾段：Ln(min)=()3/2= m3/s提餾段：Lm(min)=()3/2= m3/s 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(biāo)準(zhǔn)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。入塔氣熱容見416。 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 　　　　　　 　　　　　　 粗甲醇精餾的物料平衡計算 1. 預(yù)塔的物料平衡(1).進料：。第2章生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備計算工藝計算作為化工工藝設(shè)計，工藝管道，設(shè)備的選擇及生產(chǎn)管理，工藝條件選擇的主要依據(jù)，對平衡原料，產(chǎn)品質(zhì)量，選擇最佳工藝條件，確定操作控制指標(biāo)，合理利用生產(chǎn)的廢料，廢氣，廢熱都有重要作用。 甲醇是極為重要的有機化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。缺點是三相反應(yīng)器壓降較大，液相內(nèi)的擴散系數(shù)比氣相小的多。低壓法：( Mpa)是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來的甲醇合成技術(shù)，低壓法基于高活性的銅基催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低(240270℃)。1991年，我國的生產(chǎn)能力僅為70萬噸，截止2004年底，我國甲醇產(chǎn)能已達(dá)740萬噸，2005年甲醇產(chǎn)量達(dá)到500萬噸，%，%。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。高壓法由于原料和動力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機雜質(zhì)含量高，而且投資大，其發(fā)展長期以來處于停頓狀態(tài)。氣液固三相工藝的優(yōu)點是：反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，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?；催化劑磨損少。這部分空氣作為燃料，大部分氣體進入透平壓縮機加壓返回合成塔，合成塔