【文章內容簡介】 應 器氮氣分 離 裝 置導熱油氧氣CO 圖21 工藝流程圖 設計依據(jù)操作壓力：2000kPa[9]反應溫度：130℃生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)一萬噸生產(chǎn)時間：330天（8000小時） 物料衡算本設計為年產(chǎn)一萬噸碳酸二甲酯反應工段的初步設計，通過查閱文獻得到工藝要求為：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全年實際產(chǎn)量 M=10000（1+%）=10050噸單位時間內產(chǎn)量 W=10050103247。8000= kg/h n=247。= kmol/h各原料的進料流量根據(jù)甲醇的轉換率為80%，DMC的選擇性為80%，，氧氣的相對分子量為32，以甲醇為標準計算，：：[11]，則：（1） CH3OH的進料量 n1 = 247。247。2 = kmol/h F1 = = kg/h（2） CO的進料量 n2 = F2 = = kg/h（3） O2的進料量 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保護氣N2O2 熱量衡算 通過查詢《化工數(shù)據(jù)手冊》得知甲醇在2000kPa時，沸點為130℃，為簡化計算，可設在2000kPa時，碳酸二甲酯、水、甲縮醛的沸點為115℃，查詢純物質化學性質手冊得到如下數(shù)據(jù)（各物質的CpJ/）[12]表22各物質的Cp30℃30℃（g）40℃115℃115℃（g）130℃甲醇COO2DMC水甲縮醛CO2標準狀態(tài)下各物質生成焓： = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol = kJ/kmol各物質在115℃時候的氣化焓： r(CH3OH) = 107 J/kmol r(H2O) = 107 J/kmol r(DMC) = 107 J/kmol r(甲縮醛) = 107 J/kmol（1）主反應的反應熱 2CH3OH + CO + 1 /2O2 → (CH3O)2CO + H2O 公式（21） = +（） （） 2（） = kJ/mol 130℃時，△rCp隨溫度的變化可取其平均值 公式（22） =666J/反應焓： 公式（23） =+（403298）103 = kJ/mol 反應熱： 即放熱：（2）副反應的反應熱 2CH3OH+CO→（CH3O）2CH2+O2 =（）2（） = kJ/mol =[(+*)+(+*)]/2 = J/則副反應的反應熱： =+（）103 = kJ/mol副反應熱：（3）（a）反應器原料帶入的熱量 （b）反應器出口帶出的熱量 =106 kJ/h 則反應器的移出熱量 （4）換熱器的熱量蒸汽 原料氣30℃加熱蒸汽原料氣圖22 換熱簡圖進口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： 寧夏大學本科畢業(yè)設計 第三章 設備的計算與選型第三章 設備的計算與選型 本設計設備選型的原則本設計反應器選擇為列管式固定床反應器。選擇反應器一般有四大原則分別是：從物料的相態(tài)選擇反應器、從傳熱的要求選擇反應器、從相際間的傳質選擇反應器和從反應的轉化率和選擇性考慮反應器[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，而對于這類反應一般采用固定床反應器或流化床反應器。前者多用于反應速率高、需要嚴格控制副反應或需要分段控制溫度的反應系統(tǒng)，后者則適用于需要強化熱、質傳遞的反應系統(tǒng)。從傳熱和傳質的角度考慮，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，以致使其傳質和傳熱良好的優(yōu)越性不免有所抵消。且固定床反應器體積相對較小，操作費用相對較低。綜上所述，因具有返混小，傳熱面積大，容易控制溫度，操作費用較流化床低的特點，本設計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器[14]。 反應器的計算本設計采用空速為5000h1，列管采用Φ25mm，管長為12m，[15]。 催化劑床層體積VR進入反應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——反應器的空速 F——反應器進口氣體總流量 反應器管數(shù)的確定根據(jù)列管數(shù)計算公式有： 公式（32）列管的排列方式為正三角形，經(jīng)