【正文】 kg/hr 總體積流量 cum/hr 溫度 ℃ 壓力 MPa 氣相分數(shù) % 0 1 液相分數(shù) % 1 0 摩爾熱焓 kJ/kmol 250360 198170 質量熱焓 kJ/kg 熱焓 GJ/hr 摩爾熵值 J/kmolK 165370 117940 質量熵值 J/kgK 摩爾密度 kmol/cum 質量密度 kg/cum 平均分子量 1 30 34 摩爾流量 摩爾分數(shù) 質量流量 質量分數(shù) 摩爾流量 摩爾分數(shù) 質量流量 質量分數(shù) 一氧化碳 0 0 0 0 二氧化碳 0 0 0 0 氫氣 0 0 0 0 甲烷 0 0 0 0 氮氣 0 0 0 0 氬氣 0 0 0 0 甲醇 水 乙醇 甲酸甲脂 總摩爾流量 kmol/hr 總質量流量 kg/hr 總體積流量 cum/hr 溫度 ℃ 40 壓力 MPa 氣相分數(shù) % 0 0 液相分數(shù) % 1 1 摩爾熱焓 kJ/kmol 237800 246200 質量熱焓 kJ/kg 熱焓 GJ/hr 摩爾熵值 J/kmolK 234260 197060 質量熵值 J/kgK 摩爾密度 kmol/cum 質量密度 kg/cum 平均分子量 1 38 39 摩爾流量 摩爾分數(shù) 質量流量 質量分數(shù) 摩爾流量 摩爾分數(shù) 質量流量 質量分數(shù) 一氧化碳 0 0 0 0 0 0 0 0 二氧化碳 0 0 0 0 0 0 0 0 氫氣 0 0 0 0 0 0 0 0 甲 烷 0 0 0 0 0 0 0 0 氮氣 0 0 0 0 0 0 0 0 氬氣 0 0 0 0 0 0 0 0 甲醇 水 乙醇 甲酸甲脂 0 0 0 0 總摩爾流量 kmol/hr 總質量流量 kg/hr 總體積流量 cum/hr 溫度 ℃ 壓力 MPa 氣相分數(shù) % 0 1 液相分數(shù) % 1 0 摩爾熱焓 kJ/kmol 250360 199160 質量熱焓 kJ/kg 熱焓 GJ/hr 摩爾熵值 J/kmolK 165370 124490 質量熵值 J/kgK 摩爾密度 kmol/cum 質量密度 kg/cum 平均分子量 1 40 摩爾流量 摩爾分數(shù) 質量流量 質量分數(shù) 一氧化碳 0 0 0 0 二氧化碳 0 0 0 0 氫氣 0 0 0 0 甲烷 0 0 0 0 氮氣 0 0 0 0 氬氣 0 0 0 0 甲醇 水 乙 醇 甲酸甲脂 0 0 0 0 總摩爾流量 kmol/hr 總質量流量 kg/hr 總體積流量 cum/hr 溫度 ℃ 壓力 MPa 氣相分數(shù) % 0 液相分數(shù) % 1 摩爾熱焓 kJ/kmol 276370 質量熱焓 kJ/kg 熱焓 GJ/hr 摩爾熵值 J/kmolK 151680 質量熵值 J/kgK 摩爾密度 kmol/cum 質量密度 kg/cum 平均分子量 1 沈陽化工學院學士學位論文 第四章 設備計算 設備計算 甲醇合成反應器計算 甲醇合成反應動力學 國內(nèi)外對 ZnCr系及銅系催化劑上甲醇合成的反應動力學進行了許多研究，報道了 許多反應動力學方程式?？紤]到我國甲醇合成催化劑的研究開發(fā)水平已處于世界前列，且銅系催化劑（如 C30 C302）已是國內(nèi)甲醇合成企業(yè)主要選擇的催化劑之一，并且此次設計選用 C301 催化劑，這里對 C301 甲醇合成催化劑反應動力學的研究進行闡述。 和 CO2加 H2合成甲醇本征反應動力學模型 前已述及，含 CO、 CO H2 系統(tǒng)中可能發(fā)生反應式（ 21）～（ 23）。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和上述反應機理，推導并回歸得到的冪函數(shù)型雙速率動力學模型為： ? ? ? ?? ?hgm o lffRTr COOHCO ???????? ?? /154010e x p2187 2 ? （ 216） ? ? ? ?? ?hgm o lfffRTr OHCOHCO ????????? ?? ? /151550e x p860 222 ? （ 217） 式中 2121 HCOfm ffK f ???? (218) 322222HCOfOHm ffK ff ?? ??? (219) Kf為逸度表示的平衡常數(shù)， fi為 i組分的逸度。 和 CO2加 H2合成甲醇宏觀反應動力學模型 LHHW 型雙反應速率宏觀動力學模型如下。 沈陽化工學院學士學位論文 第四章 設備計算 ? ?? ? ? ?? ?hgm o lfKfKfKffkrHHCOCOCOCOHCOCO ???? ?? /1 1 312122222 ? (220) ? ?? ? ? ?? ?hgm o lfKfKfKffkrHHCOCOCOCOHCOCO ???? ?? /1 1 42322222222? （ 221） 式中各反應速率常數(shù)為： ? ?RTk /5 0 4 3 0e xp1 4 8 21 ?? (222) ? ?RTk /6 9 9 7 0e x p105 1 52 ??? (223) 各 組分的吸附平衡常數(shù)為： )(1 3 0 9 ????? TK CO (224) ? ?????? TK CO (225) ? ?????? TK H (226) 根據(jù)《甲醇工學》所提供的數(shù)據(jù)以及 AspenPlus 所提供的物性計算方法和化學反應動力學方法，可以采用以下簡化方法進行甲醇合成系統(tǒng)的化學動力 學計算： 物性計算方法： BWRLS 化學反應方程： OHCHHCO cat 322 ? ??? （ 227） OHOHCHHCO c a t 2322 3 ?? ??? (228) 反應速率方程： ? ? ? ?smk molPKPKPKPKPPkrHHCOCOCOCOOHCHPHCOCO ???????????? ??? 33121/11222232 （ 229） 沈陽化工學院學士學位論文 第四章 設備計算 ? ? ? ?smmo lPKPKPKPPKPPkrHHCOCOCOCOOHOHCHPHCOCO ???????????? ??? 34232/11222223222 （ 230） 在 SI 制下，速率方程式中各系數(shù)可表示為： 速率常數(shù)： ? ?337161 /100 4 x p101 7 Pasmk m o lRTk ?????????? ??? ? （ 231） ? ?437202 / x Pasmk mo lRTk ?????????? ??? ? （ 232） 平衡常數(shù)： P=5MPa TTK P ln2 0 9 8 1 0 41 ????? (233) TTK P ln4 2 6 0 7 4 32 ????? (234) 吸附系數(shù)： TK CO 1103 0 5 7 6 4??? (235) TK CO 1102 5 4 8 5 32 ???? (236) TK H 9 3 9 32 ???? (237) 催化劑堆密度： 根據(jù)《聯(lián)醇生產(chǎn)》， C301 工業(yè)催化劑的堆密度為 1400～ 1600kg/m3。 沈陽化工學院學士學位論文 第四章 設備計算 甲醇合成反應器模擬流程圖 圖 415 甲醇合成反應器模擬流程圖 甲醇合成反應器模擬方法 甲醇合成反應器 為立式列管固定床反應器，模擬采用 采用 活塞流反應器“ RPLUG”模型 進行模擬 ， 該反應器使用 BWRLS 方程來描述甲醇合成反應機理。 采用一維均相模擬的研究方法，為了 使反應沿反應管徑向的影響可以忽略，所取管內(nèi)徑大小應在30mm～ 70mm 之間，本設計取 反應管的規(guī)格為 Φ 38 2mm 進行模擬。 為了簡化 模擬，選取單管進行反應器的模擬，結合生產(chǎn)實際，取單管負荷為 。 根據(jù)產(chǎn)品的要求進行調試反應器的設計參數(shù)，然后 用靈敏度分析的方式 進行設計參 數(shù)的校核。最后得到相應的結論。 甲醇合成反應器模擬結果 經(jīng)過反復模擬實驗，最后確定反應器的管長為 6m,根據(jù)甲醇合成全流程模擬中甲醇反應器入口總流量 ，反應管 規(guī)格 為 Φ 38 2mm,這樣的設定結果滿足反應器出口的要求。 沈陽化工學院學士學位論文 第四章 設備計算 表 411 甲醇合成反應器模擬結果表 管長 壓力 溫度 熱量 停留時間 meter MPa C GJ/hr sec 0 200 0 0 1 2 3 4 5 6 表 412 甲醇合成反應器內(nèi)組分分布表 管長/meter 一氧化碳 二氧化氮 氫氣 甲烷 氮氣 氬氣 甲醇 水 0 1 沈陽化工學院學士學位論文 第四章 設備計算