年產(chǎn)一萬噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-03 23:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng) 器氮?dú)夥?離 裝 置導(dǎo)熱油氧氣CO 圖21 工藝流程圖 設(shè)計(jì)依據(jù)操作壓力：2000kPa[9]反應(yīng)溫度：130℃生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)一萬噸生產(chǎn)時(shí)間：330天（8000小時(shí)） 物料衡算本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)一萬噸碳酸二甲酯反應(yīng)工段的初步設(shè)計(jì)，通過查閱文獻(xiàn)得到工藝要求為：碳酸二甲酯純度≥99%，甲醇含量≤%，水含量≤%，催化劑活性組分20wt%的CuCl2，5wt%的KCl，甲醇轉(zhuǎn)化率80%，碳酸二甲酯的選擇性為80%，%[10]。產(chǎn)物碳酸二甲酯的流量DMC全年實(shí)際產(chǎn)量 M=10000（1+%）=10050噸單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量 W=10050103247。8000= kg/h n=247。= kmol/h各原料的進(jìn)料流量根據(jù)甲醇的轉(zhuǎn)換率為80%，DMC的選擇性為80%，，氧氣的相對(duì)分子量為32，以甲醇為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，：：[11]，則：（1） CH3OH的進(jìn)料量 n1 = 247。247。2 = kmol/h F1 = = kg/h（2） CO的進(jìn)料量 n2 = F2 = = kg/h（3） O2的進(jìn)料量 n3 = 1/ = kmol/h F3 = 32 = kg/h（4）為了防止爆炸，%。各物料出料口流量（1） DMC的流量 n4 = kmol/h F4 = = kg/h（2） 水的流量 n5 = kmol/h F5 = kg/h（3） 甲縮醛的流量 n6 = kmol/h F6 = kg/h（4）氧氣的流量 n7 = kmol/h F7 = kg/h表21物料衡算 物料輸入物料輸出名稱kmol/hkg/h名稱kmol/hkg/h原料甲醇 碳酸二甲酯CO甲縮醛O2H2O保護(hù)氣N2O2 熱量衡算 通過查詢《化工數(shù)據(jù)手冊(cè)》得知甲醇在2000kPa時(shí)，沸點(diǎn)為130℃，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可設(shè)在2000kPa時(shí)，碳酸二甲酯、水、甲縮醛的沸點(diǎn)為115℃，查詢純物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)手冊(cè)得到如下數(shù)據(jù)（各物質(zhì)的CpJ/）[12]表22各物質(zhì)的Cp30℃30℃（g）40℃115℃115℃（g）130℃甲醇COO2DMC水甲縮醛CO2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下各物質(zhì)生成焓： = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol各物質(zhì)在115℃時(shí)候的氣化焓： r(CH3OH) = 107 J/kmol r(H2O) = 107 J/kmol r(DMC) = 107 J/kmol r(甲縮醛) = 107 J/kmol（1）主反應(yīng)的反應(yīng)熱 2CH3OH + CO + 1 /2O2 → (CH3O)2CO + H2O 公式（21） = +（） （） 2（） = kJ/mol 130℃時(shí)，△rCp隨溫度的變化可取其平均值 公式（22） =666J/反應(yīng)焓： 公式（23） =+（403298）103 = kJ/mol 反應(yīng)熱： 即放熱：（2）副反應(yīng)的反應(yīng)熱 2CH3OH+CO→（CH3O）2CH2+O2 =（）2（） = kJ/mol =[(+*)+(+*)]/2 = J/則副反應(yīng)的反應(yīng)熱： =+（）103 = kJ/mol副反應(yīng)熱：（3）（a）反應(yīng)器原料帶入的熱量 （b）反應(yīng)器出口帶出的熱量 =106 kJ/h 則反應(yīng)器的移出熱量 （4）換熱器的熱量蒸汽 原料氣30℃加熱蒸汽原料氣圖22 換熱簡(jiǎn)圖進(jìn)口CO、O2帶入熱量： 公式（24） =103（273+30）+103（273+30） =106 kJ/h出口CO、O2帶出熱量： =（103+103）（273+130） =106 kJ/h甲醇汽化吸熱： 115℃氣相甲醇升溫到130℃吸熱： 公式（25） =103（130+273）103（115+273） = 106 kJ/h則換熱器的換熱量： 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 設(shè)備的計(jì)算與選型第三章 設(shè)備的計(jì)算與選型 本設(shè)計(jì)設(shè)備選型的原則本設(shè)計(jì)反應(yīng)器選擇為列管式固定床反應(yīng)器。選擇反應(yīng)器一般有四大原則分別是：從物料的相態(tài)選擇反應(yīng)器、從傳熱的要求選擇反應(yīng)器、從相際間的傳質(zhì)選擇反應(yīng)器和從反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性考慮反應(yīng)器[13]。甲醇直接氧化羰基化合成碳酸二甲酯從相態(tài)上分析為氣―固反應(yīng)，而對(duì)于這類反應(yīng)一般采用固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器。前者多用于反應(yīng)速率高、需要嚴(yán)格控制副反應(yīng)或需要分段控制溫度的反應(yīng)系統(tǒng)，后者則適用于需要強(qiáng)化熱、質(zhì)傳遞的反應(yīng)系統(tǒng)。從傳熱和傳質(zhì)的角度考慮，盡管流化床的效果要優(yōu)于固定床，但流化床的返混程度大，以致使其傳質(zhì)和傳熱良好的優(yōu)越性不免有所抵消。且固定床反應(yīng)器體積相對(duì)較小，操作費(fèi)用相對(duì)較低。綜上所述，因具有返混小，傳熱面積大，容易控制溫度，操作費(fèi)用較流化床低的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇列管式固定床為甲醇直接氧化羰基化合成碳酸二甲酯的反應(yīng)器[14]。 反應(yīng)器的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用空速為5000h1，列管采用Φ25mm，管長(zhǎng)為12m，[15]。 催化劑床層體積VR進(jìn)入反應(yīng)器的氣體總流量由物料衡算可知：F總為381kmol/h，空速為5000h1。則 公式（31） r——反應(yīng)器的空速 F——反應(yīng)器進(jìn)口氣體總流量 反應(yīng)器管數(shù)的確定根據(jù)列管數(shù)計(jì)算公式有： 公式（32）列管的排列方式為正三角形，經(jīng)
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