甲醇化工厂毕业设计1部分

第四章 精甲醇生产工艺计算

工艺计算作为化工工艺设计，工艺管道,设备的选择及生产管理，工艺条件选择的主要依据，对平衡原料，产品质量，选择最佳工艺条件，确定操作控制指标,合理利用生产的废料，废气,废热都有重要作用。

4.1 甲醇合成塔的物料能量衡算

４.1.1 合成塔物料平衡计算

已知：年产5000０吨精甲醇，每年以300个工作日计算,损耗按０.３%计算。 则年实际生产精甲醇5015０吨。

精甲醇中甲醇含量(w ｔ）：99.9５% 粗甲醇组成(wt):[Lur ｇi 低压合成工艺]

甲醇:93.89%

轻组分[以二甲醚(CH 3）2O 计]:０.188% 重组分［以异丁醇C ４

Ｈ9OH 计］：0.０26%

水:5.８９６% 所以:时产精甲醇：44.694424

3001000

50150=⨯⨯Kg/h

时产粗甲醇：

66.7392%

89.93%

95.9944.6944=⨯Ｋｇ／h

根据粗甲醇组分,算得各组分的生成量为:

甲醇： 6944.4４ Kg/h 216.7４kmol ／h 4８55.０ Nm 3/h 二甲醚:13．90 Ｋg/h ０.302kmo ｌ/h 6.７7 Nm 3／h 异丁醇:１.9２ K ｇ/h 0.０26ｋmol ／ｈ ０.5８ Nm ３

/h

水: 432.4 Kg ／ｈ 24.０2k ｍo ｌ/h ５３8.１ Ｎ

m 3/ｈ

合成甲醇的化学反应为：、 主反应：ＣO+2Ｈ２

Ｃ

H 3OH+10２.37 K Ｊ

/mol …… ① 副反应：２CO+4H 2(ＣH 3）2O+H 2Ｏ+200．３9 KJ/m ｏl ……

②

C Ｏ＋3H 2

ＣＨ4

+H 2O+11５．6９ ＫJ/m ｏ

l …… ③

４CO ＋8H 2

C 4H 9O Ｈ+3H

２

O+49.6２ K Ｊ/ｍ

ol …… ④ CO 2+Ｈ

2

C Ｏ+ H 2O-４2.９2 K Ｊ/ｍ

ol …… ⑤

生产中，测得每生产1吨粗甲醇生成甲烷７.56 Nm 3,即0.34kmol ，故CH 4每小时生成量为:７.５6⨯7.39266=5５.８8９ Ｎm ３

,即2.495kmol/ｈ，39.920

Kg/h 。

忽略原料气带入份，根据②、③、④得反应⑤生成的水的量为:２4.02－０.３02-0.０078⨯3－2.495=21．１４5ｋmol/h,即在ＣO 逆变换中生成的Ｈ２O 为21.145kmol/h,即473.648 Nm 3／h 。

5.０6Mpa,４0℃时各组分在甲醇中的溶解度列表于表４-1

表４－1 5.０6Mpa ，40℃时气体在甲醇中的溶解度

组分 H 2 CO CO 2

Ｎ

２

CH 4

溶解度 Ｎm ３

/t

甲醇

0 0.6８2 3.41６ 0.341

0.６82

Nm 3

/h 0 １.0０８ 5.５01

0.50４ 1．008

《甲醇生产技术及进展》华东工学院出版社.1９90

据测定:35℃时液态甲醇中释放C Ｏ、C Ｏ

2

、H 2等混合气中每ｍ

3

含３7.14 g

甲醇，假定溶解气全部释放，则甲醇扩散损失为:

(1．０0８+5．501+0．5０4+1．008)⨯1000

14

.37＝0．298ｋg/h

即０.0093kmol/h,0.２08N ｍ３/ｈ。

根据以上计算，则粗甲醇生产消耗物料列表4-2及生成物料列表4-３。 表４-2 甲醇生产消耗物料和生成物量及组成

消耗方式 单位

反应①生 Kmol/ｈ 成甲醇 Nm 3

／ｈ 反应②生

Kmol/

消耗物料

合计

CO H 2

CO 2

N

２

消耗

21６．74 433.48

ｈ

成二甲醚Nm3／ｈ

反应③生 Kmｏ

l/h

成甲烷 Nm３/ｈ

反应④生 Kmol/h

成异丁醇Nm3/h 反应⑤CO2 Kmol／ｈ

逆变换 Nm3/h

气体溶解 Nm3/ｈ扩散损失Nm3／h

合计

Nm3/h

消耗组成 %（v)

48５５．0 9７10

1４56５

0．６0４ 1.208

１3.54 27.08

４0.62

2.495 4.９9

5５.８８9１11.７７8

１6７.６６8

0.104 0．２08

2.33 4.6６

6.９9

(21.１4５） 21．145 21.145

(4７３.６48) 47３.64８ 4７3．648 473．６４8

1.００８ 0５.051

0．504 6.5６３

0．208 0 0．416

0.624

５401.6１0327.2 ４79．115 0．5０4１６2０８.４

３３.３ 63.71 2.96 0.031

消耗方式单位生成物料

合计

反应①生 Kmol／h

成甲醇Ｎ

m3/ｈ

反应②生Kmol／ｈ

成二甲醚 Nm３/h 反应③生Ｋｍ

ol/h

成甲烷Ｎm3/h 反应④生Ｋ

mol/h

成异丁醇 Nｍ3／h

反应⑤CO2Kmｏl／h

逆变换

Nm3/h

气体溶解 Nm３/h 扩散损失Ｎ

m3/ｈ

合计 Nm3/ｈ

生成质量Ｋg ／h

生成组成 %(wt)ＣH4 CH3OH C4H9ＯH

（CH3）2O H2Ｏ生成

ﻩ２16.7４

４8５5.04８55.０

0．３02 0.３０２

6．7７６.77ﻩ１3.54

2．4９５ 2.495

55.８89ﻩ５5.８89 1１1．778

0.078

0.５８ 1.747ﻩ2.329

21.145

473.648 ４

73.648

1.008

（0.2０8）0.2０８

54.8８1 4855.20８ 0．５8 6.77 538.1５4５5.５

ﻩ6９４4.7ﻩ1.９２１３.9０ 43２.4 ７393

9３.890.0２6

0.188 5.8９610０

设新鲜气量为Ｇ

新鲜气

,驰放气为新鲜气的９％［1］,驰放气组成与循环气相同。见表4－３。

表4－３驰放气组成

组分 H2 CＯＣO２ CH4Ｎ2

CH3OＨ H２Ｏ

Ｍoｌ％ 79．３ 1 6.29 3．50 4.７9

5．49０.６1 0.01

《甲醇生产技术及进展》华东工学院出版社.1