【正文】 (+25)]=CO2 體積量 V2CO=據(jù)此 ,所需吸收液量為 考慮吸收塔效率以及操作彈性需要 ,取吸收量為 m3 /h 3? = m3 /h 可知系統(tǒng)壓力降至 時 ,析出 CO2 量為 /h=混合氣體中的其他組分如氫氣 ,CO 以及微量甲醇等也可以按上述過程進(jìn)行計算 ,在此 ,忽略這些組分在吸收液內(nèi)的吸收 . PSA 系統(tǒng)（略 ） . 各節(jié)點(diǎn)的物料量 綜合上面的工藝物料衡算結(jié) 果 ,給出物料流程圖及各節(jié)點(diǎn)的物料量 ,見圖 1 一 2. 熱量衡算 汽化塔頂溫確定 在已知汽相組成和總壓的條件下，可以根據(jù)汽液平衡關(guān)系確定汽化塔的操作溫度流程包括以下步驟：甲醇與水按配比 1： 進(jìn)入原料液儲罐，通過計算泵進(jìn)入換熱器（ E0101）預(yù)熱，然后在汽化塔（ T0101）汽化，在經(jīng)過換熱器(E0102)過熱到反應(yīng)溫度進(jìn)入轉(zhuǎn)化器 (R0101)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成 H CO2 的以及未反應(yīng)的甲醇和水蒸氣等首先 與原料液換熱 (E0101)冷卻，然后經(jīng)水冷器 (E0103)冷凝分離水和甲醇，這部分水和甲醇可以進(jìn)入原料液儲罐，水冷分離后的氣體進(jìn)入吸收塔，經(jīng)碳酸丙烯脂吸收分離 CO2，吸收飽和的吸收液進(jìn)入解析塔降壓解析后循環(huán)使用，最后進(jìn)入 PSA 裝置進(jìn)一步脫除分離殘余的 CO CO 及其它雜質(zhì)，得到一定純度要求的氫氣。本設(shè)計采用甲醇裂解 +吸收法脫二氧化碳 +變壓吸附工藝，增加吸收法的目的是為了提高氫氣的回收率，同時在需要二氧化碳時，也可以方便的得到高純度的二氧化碳。 （ 4） 可以做成組裝式或可移動式的裝置，操作方便，搬運(yùn)靈活。 （ 2） 與電解水制氫相比，單位氫氣成本較低。隨著精細(xì)化工的行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)其氫氣用量在 200～ 3000m3/h 時，甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)表現(xiàn)出很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，受到許多國家的重視。 依據(jù)原料及工 藝路線的不同，目前氫氣主要由以下幾種方法獲得： ① 電解水法；②氯堿工業(yè)中電解食鹽水副產(chǎn)氫氣；③烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化法；④烴類部分氧化法；⑤煤氣化和煤水蒸氣轉(zhuǎn)化法；⑥氨或甲醇催化裂解法；⑦石油煉制與石油化工過程中的各種副產(chǎn)氫；等等。 南京工業(yè)大學(xué) 機(jī)械學(xué)院 綜合課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目： 生產(chǎn)能力為 2400 m179。/h 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計 設(shè) 計 人： 陳侃 班 級： 控制 0701 學(xué) 號： 27 設(shè)計時間： 20xx年 12月 21日 — 20xx 年 1 月 15日 氫氣是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，它廣泛用于石油、化工、建材、冶金、電子、醫(yī)藥、電力、輕工、氣象、交通等工業(yè)部門和服務(wù)部門，由于使用要求的不同，這些部門對氫氣的純度、對所含雜質(zhì)的種類和含量都有不相同的要求，特別是改革開放以來，隨著工業(yè)化的進(jìn)程，大量高精產(chǎn)品的投產(chǎn)，對高純度的需求量正逐步加大，等等對制氫工藝和裝置的效率、經(jīng)濟(jì)性、靈活性、安全都提出了更高的要求，同時也促進(jìn)了新型工藝、高效率裝置的開發(fā)和投產(chǎn)。其中烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化法是世界上應(yīng)用最普遍的方法，但該方法適用于化肥及石油化工工業(yè)上大規(guī)模用氫的場合，工藝路線復(fù)雜，流程長，投資大。甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫具有以下特點(diǎn) ： （ 1） 與大規(guī)模的天然氣、輕油蒸氣轉(zhuǎn)化制氫或水煤氣制氫相比，投資省，能耗低。 （ 3） 所用原料甲醇易得，運(yùn)輸、貯存方便。 對于中小規(guī)模的用氫場合，在沒有工業(yè)含氫尾氣的情況下，甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化及變壓吸附的制氫路線是一較好的選擇。 目錄 1. 前言 ……………………………………………… 2. 設(shè)計任務(wù)書 ……………………………………… 3. 甲醇制氫工藝設(shè)計 ……………………………… 甲醇制氫工藝流程 …………………………………… . 物料衡算 ……………………………………………… 熱量衡算 ……………………………………………… . 4. 吸收塔設(shè)計 ……………………………………… 塔設(shè)備的選型 ………………………………………… 結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………… ………… 填料段工藝計算 …………………………………… 填料段結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 ……………………………… 填料塔結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核 ………………………………… ………………………………………… . 管子的選型 …………………………………………… 泵的選型 ……………………………………………… 閥門的選型 …………………………………………… 管道法蘭 的選型 ……………………………………… .. 6 反應(yīng)器控制方案設(shè)計 …………………………… . 7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價 …………………… ……………… . 參考文獻(xiàn) 3 甲醇制氫工藝設(shè)計 甲醇制氫工藝流程 甲醇制氫的物料流程如圖 1。 物料衡算 依據(jù) 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式 : CH3 OH→ CO↑ +2H2 ↑ CO+H2 O→ CO2 ↑ + H2 CH3 OH 分解為 CO 轉(zhuǎn)化率 99%,反應(yīng)溫度 280℃ ,反應(yīng)壓力 ,醇水投料比1:(mol). 投料計算量 代入轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù) ,式 (13)和式 (14)變?yōu)?: CH3 OH→ ↑ + ↑ + CH3 OH CO+ O→ ↑ + + 合并式 (15),式 (16)得到 : CH3 OH+ H2 O→ CO2 ↑ + H2 ↑ + CH3 OH+ CO↑ 氫氣產(chǎn)量為 : 3100m3 /h=3100/= kmol/h 甲醇投料量為 : *32= kg/h 水投料量為 : **18= kg/h 原料液儲槽 (V0101) 進(jìn) : 甲醇 , 水 kg/h 出 : 甲醇 , 水 kg/h 換熱器 (E0101),汽化塔 (T0101),過熱器 (E0103) 沒有物流變化 . 轉(zhuǎn)化器 (R0101) 進(jìn) : 甲醇 , 水 , 總計 出 : 生成 CO2 **44 = H2 * * 2 = kg/h CO **28 = kg/h 剩余甲醇 **32 = 剩余水 **18= 總計 吸收塔和解析塔 吸收塔的總壓為 1． 5MPa,其中 CO2 的分壓為 MPa ,操作溫度為常溫 (25℃ ). 此時 ,每 m3 吸收液可溶解 CO2 m3 .此數(shù)據(jù)可以在一般化工基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊中找到，二氯 化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度數(shù)據(jù)見表 1 一 l 及表 1— 2。甲醇 和水的蒸氣壓數(shù)據(jù)可以從一些化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊中得到：表 13 列出了甲醇的蒸氣壓數(shù)據(jù) 在本工藝過程中 ,要使甲醇水完全汽化 ,則其汽相分率必然是甲醇 40%,水 60%(mol)且已知操作壓力為 ,設(shè)溫度為 T,根據(jù)汽液平衡關(guān)系有 + = 初設(shè) T=170℃ p甲醇 =。 p水 = MPa p總 = MPa 蒸氣壓與總壓基本一致 ,可以認(rèn)為操作壓力為 時 ,汽化塔塔頂溫度為 175℃ . 轉(zhuǎn)換器 (R0101) 兩步反應(yīng)的總反應(yīng)熱為 ,于是 ,在轉(zhuǎn)化器內(nèi)需要供給熱量為 : Q反應(yīng) =? ? 1000? () =? 106 kJ/h 此