【正文】 則出口管徑： d3= 3 6 0 5 4 7 7 5 1 ??? ?= m 取出口管徑 d3=90 mm。 堰長取 Lw==? 3000=2400 mm 堰高： hw=hlhow 采用平直堰，堰上液層高度 how how= E(whLL ) 32 (a) 提餾段及精餾段計算結(jié)果如下： 精餾段 提餾段 溢流強度 i， i=L/Lw,m3/() i= ? = i= ? = i=525 適合要求 適合要求 求 E，由 (L/ 查圖 ? ? ?= ? ? ?= E= E= 31 堰上液層高度 how How= ? ? ? ? 由 (a)計算 = = 堰高 Hw== Hw= 圓整到 Hw= Hw= 2.降液管設(shè)計 Lw=2400mm， DLw = 查閱《代工原理》 (下 )天津科學(xué)技術(shù)出版社，得到： DWd =， Tf AA = Wd降液管弓形寬度 m Af降液管弓形面積 m2 AT塔截面積 m2 Wd=? = AT=41 ? D2=41 ? ? ()2= m2 Af=? = 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間 t，一般大于 5S，即： t= LHA Tf 精餾段： t= ? =5S 提餾段： t= ? =5S 故降液管底隙高度 H0，對弓形降液管，管口面積等于底隙面積，即有： H0=oULLw 39。 所以： Q 出 =? +? 250=+ = 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 即時產(chǎn)蒸氣： = 常壓精餾塔能量衡算 Xf=)(32)(32)( ????= 21 查《化工工藝設(shè)計手冊》 ,甲醇露點溫度 t=℃ ? 75℃ 操作條件：塔頂 75℃ ，塔釜 105℃ ，進料溫度 124℃ ，回流液溫度 40℃ ，取回流液與進料的比例為 4:1。 表 213 預(yù)塔進料及組成 物料量： kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合計 粗甲醇 堿液 軟水 合計 (2).出料 。 MPa， 40℃時各組分在甲醇中的溶解度列表于表 21 表 21 ， 40℃時氣體在甲醇中的溶解度 組分 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解度 Nm3/t 甲醇 0 Nm3/h 0 《甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進展》華東工學(xué)院出版社 .1990 據(jù)測定： 35 ℃時液態(tài)甲醇中釋放 CO、 CO H2 等混合氣中每 立方米含 g甲醇，假定溶解氣全部釋放，則甲醇擴散損失為： (++++)? = kg/h 即 ， Nm3/h。 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 C1 化工發(fā)展的重要方向。當(dāng)該催化劑與第Ⅵ族金屬的羰基絡(luò)合物混合使用 時，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，其甲醇產(chǎn)率仍達 33%。 中壓法： ( Mpa)隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢必導(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。 1991 年，我國的生產(chǎn)能力僅為 70 萬噸，截止 2020 年底，我國甲醇產(chǎn)能已達 740 萬噸， 117家生產(chǎn)企業(yè)共生產(chǎn)甲醇 萬噸， 2020 年甲醇產(chǎn)量達到 500 萬噸，比 2020年增長 %，進口量 萬噸，因此下降 %。 甲醇的毒性及常用急救方法；甲醇被人飲用后，就會產(chǎn)生甲醇中毒。 甲醇的用途；甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。小火用二氧化碳、干粉、 121抗溶泡沫、霧狀水滅火，以使用大量水滅火效果較好。 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℃ )。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。 合成甲醇的目的和意義 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。 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計算 合成塔物料平衡計算 已知：年產(chǎn) 100000 噸精甲醇，每年以 300 個工作日計。根據(jù)以上計算列表 212 表 212 組分 甲醇 二甲醚 異丁醇 水 合計 流量： kg/h 組成： (wt)% 100 ：據(jù)資料，堿液濃度為 8%時，每噸粗甲醇消耗 kg的 NaOH。 表 216 5MPa， 220℃ 下入塔氣除 (CH3OH)熱容 組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 合計 流量：Nm3 比熱：kJ/kmol℃ / 熱量：kJ/℃ 查得 220℃ 時甲醇的焓值為 kJ/kmol，流量為 Nm3。 Xd= ? = 殘液中甲醇的摩爾分率 Xw。 L(min)=( ?Ehow )3/2 3600wL 精餾段： Ln(min)=( ?? )3/2 = m3/s 37 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 mm hi= ? 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。目前世界上使用最多的是 公司的多段冷激爐和 Lurgi 公司的副產(chǎn)蒸汽管殼型合成塔。塔板開孔率： 22044DNd??= 2? =% 塔板流體力學(xué)驗算 1.氣相通過浮閥塔的壓降 Hp=Hc+Hl+H? ⑴. 干板阻力 33 精餾段 提餾段 Uoc=v? Uoc= =因為 U0Uoc U0Uoc Hc=gUlv??220 Hc=? 2?? ? Hc=? 2??? = = ⑵ .板上充氣液層阻力。 表 219 常壓塔物料帶出熱量 物料 精甲醇 回流液 殘液 熱損失 組分 甲醇 甲醇 甲醇 水 +堿 流量： kg/h 溫度： ℃ 75 75 105 105 比熱： kJ/kg℃ 潛熱： kJ/kg 熱量 :kg/h 5%Q 入 所以： Q 出 ＝ ＋ ＋ ＋ ＋ 5%Q 入 =+5%Q 入 因為： Q 出 ＝ Q 入 所以： Q 入 = Q 出 = 22 常壓精餾塔 所以： Q 蒸汽 =已知水蒸氣的汽化熱為 kJ/kg 所以：需蒸汽 G3 蒸汽 = = kg/h 甲醇蒸汽 75℃ 40℃ 水 回流甲醇 加壓塔底液體 40℃ 30℃ 水 120℃ 甲醇蒸汽 40℃ 115 ℃ 精甲醇 冷凝液 殘液 105℃ 甲醇 115℃ 圖 23 常壓塔物流圖 3.冷卻水用量計算 對熱流體： Q 入 ＝ Q 產(chǎn)品精甲醇 +Q 回流液 =+ =Q 出 = Q 精甲醇 (液 )+Q 回流液 (液 ) =? 40? += Q 傳 =? (15%)=所以：冷卻水用量 G3 水 =)3040( ???= t 水 /h 所以：每噸精甲醇消 耗 G’3 水 = = 水 /t 精甲醇 4.常壓塔精餾段熱量平衡見表 220。 表 214 預(yù)塔出料流量及組成 物料量：kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合計 塔頂 塔底 合計 2 主塔的物料平衡計算 (1).進料 18 預(yù)精餾塔 加壓精餾塔 常壓精餾塔 加壓塔。 表 23 馳放氣組成 組分 H2 CO CO2 CH4 N2 Ar CH3OH H2O Mol% 《甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進展》華東工學(xué)院出版社 .1990 G 新鮮氣 ＝ G 消耗氣 +G 馳放氣 =G 消耗氣 + G 新鮮氣 =+ G 新鮮氣 所以： G 新鮮氣 ＝ Nm3/h 新鮮氣組成見表 24 表 24 甲醇合成新鮮氣組成 組分 H2 CO CO2 N2 總計 Nm3 組成mol% 100 測得：甲醇合成塔出塔氣中含甲醇 %。我國政府已充分認(rèn)識到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。該法的缺點是由于反應(yīng)溫度低，反應(yīng)熱不易回收利用； CO2和 H2O 容易使復(fù)合催化劑中毒，因此對合成氣體的要求很苛刻，不能還有 CO2和H2O，還需進一步研究。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)。最小規(guī)模的是智利甲醇項目，產(chǎn)能也達 84 萬 t/a，一些上世紀(jì)末還稱得上經(jīng)濟規(guī)模的 60 萬 t/a 裝置因失去競爭力而紛紛關(guān)閉。急性中毒癥狀有：頭疼、惡心、胃痛、疲倦、視力模糊以至失明，繼而呼吸困難，最終導(dǎo)致呼吸中樞麻