【正文】 h為了充分濕潤填料取U=15 m3/m2列管總長L總= A/πdm=()= 列管長度L=L總/n=實際傳熱面積A實=πndmL=4392=急冷段主要尺寸：內(nèi)徑：D=1300mm 高度：H實=2000mm 列管規(guī)格：φ25 列管根數(shù)：439根 傳熱面積： 廢鍋輔助設(shè)備—汽包為保證廢鍋爐完全運行，需保證汽包儲水量供鍋爐1小時的蒸氣量，Q放=104 kJ查22℃時，水的焓I=， kJ/kg。2=390℃壓力 40mmHg廢鍋爐選用固定列管式，列管采用φ25Dm=(＋)/2==則需列管子總長L總=A/πdm =()=取列管長L=2500mm則 列管數(shù)n=L總/L=按等邊三角形排列，查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表7—4得n=439根實際傳熱面積：A=πndmL == m2廢熱鍋爐的主要尺寸：內(nèi)徑：D=1300mm 高度：H實=2500mm 列管規(guī)格：φ25 列管根數(shù)：439根 傳熱面積： 氧化器下部的急冷段：已知：產(chǎn)品氣進口溫度為150℃，出口溫度為100℃產(chǎn)品氣中各組分流量與前相同冷卻用水與蒸發(fā)器加熱用水循環(huán)使用進口溫度為60℃；出口溫度為90℃104 kJ（1）急冷段換熱面積熱負荷q=Q放=104 kJ傳熱溫度（按逆流）被冷卻介質(zhì)：150℃→100℃ 60℃→90℃△Tm=[(150－90) －(100－60)]/2=50℃查《化工原理》表4—7取熱面積K= W/ m2廢鍋用廢鍋氣包冷凝水，溫度為140℃；按逆流：630℃→150℃ 140℃→140℃△Tm=[(630－140) －(150－140)]/In[(630－140) /(150－140)] =℃熱量衡算得熱負荷Q=104 kJ傳熱系數(shù)按國內(nèi)相同行業(yè)生產(chǎn)實際情況及查《化工原理》表4—6取傳熱系數(shù)K= W/ m2℃A估=Q/K估△T=104/=則 估計需用管子總長度L總= A估/πd =()=取列管長L=2500mm=則 列管數(shù)n1=L總/L=按等邊三角形排列，標準排列為439根（查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表7—4），則實際傳熱面積為A實=πndmL=4392=蒸發(fā)器的主要尺寸： 內(nèi)徑：D=2000mm 高度：H實=2800mm 列管規(guī)格：φ25 列管數(shù)：439根 傳熱面積： 過熱器 傳熱面積的估算：熱負荷傳熱：Q=104 kJ/h傳熱溫度（按逆流）：48℃→115℃ 148℃→148℃△Tm=[(148－115) －(148－48)]/In[(148－115) /(148－48)] =℃查《化工原理》上冊表4—6，選總傳熱系數(shù)K=140W/ m23600]/ = m3則蒸發(fā)室的高度H=4V/πD2 =(4)/(4) =為了防止氣體帶水實際取H/D=則 蒸發(fā)器實際高度H=2=蒸發(fā)器實際體積V=πD2H/4 =(4)/4 = m3 蒸發(fā)器的換熱器計算：選傳熱管φ25，不銹鋼，其中內(nèi)徑d1=；外徑d2= 則dm=估計傳熱面積A：由前面的熱量衡算知，Q=104 kJ，設(shè)蒸發(fā)器用熱水加熱，熱水進口溫度為90℃，出口溫度為60℃△T=[(90－) －(60－)]/In[(90－) /(60－)] =℃參考《化工原理》表4—6，選總傳熱系數(shù)K估=則蒸發(fā)室的體積V=二元氣體流量247。℃]Q104/kJCH2O 32CH3OH32H2O32CO232CO32 CH432H232O232N232合計　　　則吸收工段共多余熱量為：（＋＋－－）104=104 (kJ)設(shè)冷水進口溫度為22℃，出口溫度為34℃，則共需要冷凝水量為：104/[(34－32) 103]=(t/h)裝置總熱量平衡表表4—18 裝置總熱量平衡表 計量單位：見表項目入方（kJ/h）項目出方（kJ/h）CH3OH帶入熱104廢鍋蒸汽吸熱104Air（干）帶入熱104冷水段不升溫吸熱104H2O帶入熱104換熱器吸熱104加熱熱水104尾氣帶走熱104配料蒸汽104成品帶走熱104加熱蒸汽104總計熱損失104工藝補水104不計熱損失104反應(yīng)放熱104吸收塔放熱104∑104∑1045 主要非定型設(shè)備的計算及選型 蒸發(fā)器 蒸發(fā)室的體積V與高度H的計算：參照國內(nèi)甲醛行業(yè)相同生產(chǎn)能力裝置，取蒸發(fā)器直徑D=2m，℃則成品帶出的熱量為：Q=42(＋＋)=104 (kJ)尾氣帶出的熱量（尾氣溫度為32）：表4—17 尾氣帶出的熱量 計量單位：見表物料　尾氣輸出名稱n/(kmol℃CH3OH：Cp= kJ/kmolh1kJ/kmol℃。這部分剩余熱量一部分產(chǎn)生熱水（作蒸發(fā)器加熱熱源）。h1)輸出名稱T/℃Cp/[kJ/kmolh1kJ/kmolh1設(shè)蒸汽飽各一段急冷段看成一個體系，且加入的軟水溫度為25℃，所以25℃軟水升溫發(fā)生相變，成為115℃的蒸汽，如下表示：　　　　　　　　　　△H1　　　　　　　△H2 H2O（25℃液態(tài)）→H2O（115℃液態(tài)）→H2O（115℃氣態(tài)）該過程焓變△H=△H1＋△H2=Cp△t＋△Hv =(115－25)＋2108 =(kJ/kg)取熱損失為2%，急冷段產(chǎn)生水蒸氣量為：Ｇ=［Q放（１－２％）］／△H=6554360247。1）反應(yīng)段與一段急冷段反應(yīng)熱的計算（25℃）：表4—13 反應(yīng)熱 計量單位：見表反應(yīng)式反應(yīng)焓甲醇耗量Q104kJKJ/moln/(kmol℃]Q104/kJCH3OH115 H2O115N2115O2 115 合計　　　需加入的熱量（熱損失為2%）：Q=△H=[(－－)/(1－2%)]=104 (kJ)查得3925KPa（表壓）水蒸氣的冷凝熱為2108kJ/kg則 加熱蒸汽量G=Q/2108=(kg℃則 水蒸氣帶入的熱量為：115=104 (kJ) 而 原料氣帶入的熱量為：104(kJ)三元氣帶出的熱量見下表：表4—12 三元氣帶出的熱量 計量單位：見表物料n/(kmol 為了防止液體析出，設(shè)來自蒸汽網(wǎng)管的配料蒸汽溫度為115℃?！鎉Q104/kJCH3OH H2ON2O2 合計　　　查《化學工程師技術(shù)全書》下冊P12001202得原料相變焓：CH3OH：104kJ/kmolH2O：104kJ/kmol則 原料甲醇相變熱=104＋104=104(kJ)則 需補充熱量：Q=(－) 104=104(kJ)所需用來加熱的水量：G=Q/[(85－55)]=104 (kg℃]Q104/kJCH3OH22H2O22空氣N268 O2 68H2O68合計　　　原料氣帶出的熱量見下表：表4—11 原料氣帶出的熱量 計量單位：見表物料n/(kmol原料甲醇和空氣帶入的熱量見下表：表4—10 原料甲醇和空氣帶入的熱量 計量單位：見表物料n/(kmol℃)；水Cp=(kmol出料的尾氣在物料衡算中已求出，二塔液相采出量與表4—5中相同表4—7 吸收二塔物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkg進料氣相 尾氣CH2O CH2OCH3OHCH3OHH2OH2OCO2CO2COCOCH4CH4H2 H2 O2 O2N2N2塔頂加水二塔液采出CH2OCH3OHH2O合計　　92表4—8 物料平衡總進料出料組分摩爾流量質(zhì)量流量質(zhì)量含量組分成品尾氣kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kg/hkmol/hmol%CH3OHHCHO O2 CH3OH(HCOOH)N2H2O甲醇帶水 CO2 空氣帶水CO配料蒸汽 N2工藝補水O2H2 15CH4 小計100小計4167100100S　　S　　　　　 熱量衡算 物性參數(shù)及計算公式（1）物性數(shù)據(jù)的選擇見下表：表4—9 物性數(shù)據(jù) 計量單位：見表物質(zhì)Cp/[kJ/(kmol塔頂氣相各組分量=對應(yīng)進料量－對應(yīng)一塔吸收量。表4—3 蒸發(fā)器物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkg原料甲醇 原料氣CH3OHCH3OHH2O H2O空氣O2 O2 N2N2H2O合計 ?。?）過熱器物料衡算出料中H2O量為配料蒸氣與原料氣水量相加。15%=(kg)其中：甲醇量：(kmol)=(kg) 水量：－－=)= (kg) 主要設(shè)備物料衡算（以小時計）：（1）蒸發(fā)器物料衡算：其中進料量在物料衡算中求得，出料H2O為工業(yè)甲醇水和濕空氣中水相加：＋=。）100% =%甲醛收率 =（甲醇總轉(zhuǎn)化率甲醛選擇性）100% =100% =%則 一塔吸收甲醛量為：%=(kmol)=(kg) 二塔吸收甲醛量為：－－=(kmol)=(kg)該二塔循環(huán)液中機器權(quán)濃度為15%，并設(shè)未轉(zhuǎn)化甲醇除尾氣外，均在二塔被吸收。（甲醇總耗量＋產(chǎn)品中甲醇量＋尾氣中甲醇量）100% =(＋＋) 100% =%甲醛選擇性=(生成甲醛總量247。98%－==(kg）空氣帶入的水：(kmol)=(kg)產(chǎn)品帶出的水：(kmol)=(kg)尾氣帶出的水：(kmol)=(kg)反應(yīng)生成的水：＋2＋2＋＋=(kmol)=(kg)%計，應(yīng)加入的配料水蒸氣為：247。4167247。 核對甲醇耗量（由上列反應(yīng)得）：＋＋＋＋＋=(kmol)尾氣帶走甲醇：(kmol)產(chǎn)品帶走甲醇：(kmol)總消耗甲醇量：＋＋=(kmol)=(kg）技術(shù)單耗：247。%=(kg）預計計劃生產(chǎn)量為：(30001000)247。%=n尾 %n=X解四元一次方程得：X= (kmol) Y=(kmol) n空=(kmol) n尾=(kmol) 4167=(kg）=(kmol) 空氣投入量（根據(jù)氧醇比求）：(m3)=(kmol) 空氣相對濕度為80%；其中含O2：21%；N2：%；H2O：%所以：O2：21%=(kmol)=(kg）N2：%=(kmol)=(kg）H2O：%(kmol)=(kg） 尾氣中各組分含量的計算：%/%=(kmol)其中： CO2：%=(kmol)