年产40万吨甲醇精馏工艺设计-毕业论文设计范文模板参考资料

年产40万吨甲醇精馏工艺设计-毕业论文设计范文模板参考资料内容摘要：

的差别。 第 节 联醇生产的热量平衡计算 物料平衡计算之后，可以根据各段的物料量，进行热平衡计算。 热平衡计算可以为生 产过程提供热能的供需量、如热交换的换热面积、热介质或冷介质的消耗量设备能源消耗等，从而可以求得原材料、燃料和能量的消耗定额，计算产品成本和结济效益。 通过热量或能量平衡计算，可以各个还节中找出不合理的损耗，以此作为实现高产。 低耗的重要手段落。 生产过程中主要是输入和输出的热量和能量，能量或热量的转换是基于能量守衡定律。 在一个封闭的体系中，各种能量之总和将维持不变。 热平衡是以物料平衡为基础，在连续生产过程中是以单位时间来计算的，把装置或过程中所发生的化学反应的热效应、物理变化的热效应、从外界输入的热量和随反应物 、化学产物带出的热量以及设备、器壁散失热量等都一一考虑在内进行计算。 年产 60kt 粗甲醇合成塔和冷凝器的热量平衡计算 根据以上提供条件和计算结果。 工艺条件：（ 1）进塔气体温度平均按时 40℃ 计算；（ 2）冷凝器气体出口温度与液体温度相等，都为 38℃ ；（ 3）冷却水温度为 32℃ ，冷却回水为 45℃ ；（ 4）系统热损失为 5%。 甲醇合成塔的热平衡计算 + = （ 27） 式中： Q入塔气 — 入塔气体组分热量， kJ/h； Q— 合成反应和副反 应的反应热， kJ/h； G 出塔 — 了合成塔各组分，包括反应物、生成物流量，Nm3/h； Gm 入 — 各组分的比热容， kJ/ Nm3 ； T m 入 — 出塔气体温度。 C Q 损失 — 合成塔热损失， kJ/h 又： （ 28） 式中 G— 入塔气体各组分流量， Nm3/h。 又 （ 29） 式中 Qr Qr Qr Qr Qr5— 分别为甲醇、二甲醚、异丁 醇、甲烷、辛烷的生成热， KJ/h； Qr6— 二氧化碳逆变换反应的反应热， KJ/h。 而 =G 式中 Gr— 各组分的生成量， — 生成反应的热量变化 kJ/ m3 或 kJ/mol。 B. 全塔入热计算 查物性手册，压力为 10106Pa ，根据表 27 甲醇合成塔气各组分量，算得甲醇合成塔入塔热量如表 212 根据计算条件，入塔气温为 40。 C，所以入塔总热量为 40=表 212 甲醇合成塔入塔各组分的比热容和热量 组 分 CO CO2 H2 N2 比热容 kJ（ kmol。 C） 入塔量 Nm3/h Kmol/h 入塔热量， kJ/(h。 C) 续表 212 甲醇合成塔入塔各组分的比热容和热量 组分 CH4 Ar CH3OH 合计 比热容 kJ（ kmol。 C） — 入搭量 Nm3/h Kmol/h 入塔热量， kJ/(h。 C) 在甲醇合成塔内， CO、 CO H2 按反应式（ 22）、（ 23）、（ 24）、（ 25）、（ 26） 及（ 27），生成甲醇，二甲醚，异丁醇 ，甲烷及辛烷，二氧化碳还原成一氧化碳和水，产生的热量如表 213 所示 查物性手册得甲醇合成塔出口状态下各组分的比热容，根据表 28甲醇 合成塔出口物料的流量，并按 Q出塔 =G出塔 Cm 入，分别算出出塔各组分的热量，列表为 214。 表 213 甲醇合成塔内反应热 组分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH 生成热， kJ/h 生成量 Nm3/h Kmol/h 反应生成热， kJ/h 续表 213甲醇合成塔内反应热 组分 C8H18 CH4 CO 合计 生成热， kJ/h — 生成量 Nm3/h Kmol/h 反应生成热， kJ/h 表 214 甲醇合成塔出塔各组分的比热容和热量 组分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar 比热容， kJ（ kmol。 C） 气量 Nm3/h 2 Kmol/h 出塔热量， kJ（ h。 C） 续表 214 甲醇合成塔出塔各组分的比热容和热量 组分 CH3OH C4H9OH （ CH3） 2O C8H18 H2O 合计 比热容， kJ（ kmol。 C） — 气量 Nm3/h Kmol/h 出塔热量， kJ（ h。 C） 计算条件已经给出全塔热损失为 5%，因此损失热量为 Q热损失 =（ Q入塔＋ Q 反应） 5% = （ ＋ ） 5% kJ/h 按全塔热平衡方程式 ，求出出塔气体温度 T 出 ＋ =T 出＋ T出 =。 C 于是，得表 215 表 215 甲醇合成塔全塔热平衡表 热量 气体显热 反应热 热损失 合计 入热， kJ/h — 出热， kJ/h — 甲醇水冷器的热量平衡计算 Q入口气＋ Q冷凝 =Q 出口气＋ Q 液体＋ Q冷却 水 式中， Q 入口气、 Q 出口气 — 分别为冷凝器进口与出口气体显热， kJ/h； Q冷凝 — 在出口温度下气体冷凝放热， kJ/h； Q 液体 — 出冷凝器液体带热， kJ/h； Q 冷却水 — 冷却水带下走热量， kJ/h。 2. 热平衡计算 由物性手册查得，粗甲醇中各组分的物理常数如表 2— 16。 表 216 粗甲醇中各组分的物理常数 组分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C8H18 H2O 气化热， kJ/h 液体比热容， kJ（ h。 C） 假设，有相变物质在低于沸点时全部冷凝，扩散于气相中的组分忽略不计 （ 1）气体冷凝放热 Q冷凝 =G 根椐表 417 数氢计算得出塔各组分及冷凝放热量如表 217 （ 2）进冷器气体总热量 Q入冷凝器 =Q出塔 = T 出塔 = kg/h （ 210） 式中 GF— 进冷凝器各组分摩尔流量， Kmol/h； CP— 各气体组分比热容， kJ（ kmol。 C）； T出塔 — 出合成塔气体温度。 C； 表 217 出塔气在冷凝器冷凝放热 组分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH 冷凝器 Nm3/h Kmol/h 放热量， kg/h 组分 C8H18 H2O 合计 冷凝器 Nm3/h Kmol/h 放热量， kg/h （ 3）冷凝器出口气体显热 冷凝器出口气体显 Q、出冷凝 = T 出口 （ 211） 式中 G`F— 冷凝器出口气体组分摩尔流量， Kmol/h； CP— 出口气体各组分比热容， kJ（ kmol。 C）； T 出口 — 冷凝器出口气体温度。 C。 根据表（ 87）各组分的流量及热容，计算冷凝器出口气体显 热，列表为 218。 表 218 冷凝器出口各气体组分的显热 组分 CO CO2 H2 N2 比热容， J（ kmol。 C） 气量 Nm3/h Kmol/h 热量， kJ（ kmol。 C） 续表 218 冷凝器出口各气体组分的显热 组分 CH4 Ar CH3OH 合计 比热容， J（ kmol。 C） — 气量 Nm3/h Kmol/h 热量， kJ（ kmol。 C） 因冷凝器气体出口温度 38。 C，所以出口气 体热量为 Q`出冷凝器 =38= ㎏ /h （ 4）冷凝器出口液体带走热量 Q``出冷凝器 Q``出冷凝器 = 式中 GF— 冷凝器出口液体各组分的摩尔流量， Kmol/h； CP— 各液体组分的比热容， J（ kmol。 C）； 于是，根据表 216 各表 217，计算冷凝液体带走热量为表 219 因冷凝器出口液体温度为 38。 C，故液体带出热量； Q出冷凝器 =38= kJ/h 于是，由冷却水带走热量； Q冷却水 =＋ － (＋ ) = kJ/h 表 219 冷凝器出口液体流量 组分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C8H18 H2O 合计 液体比热容， kJ/(㎏。 C) — 流量，㎏ /h 热量， kJ（ h。 C） 则冷凝器热平衡如表 220 表 220 冷凝热平衡表 带入热量， kJ/h 带出热量， kJ/h 气体显热 冷凝热 合计 气体显热 液体带热 冷却水带热 合计 2871 （ 5）冷凝器用水量 已知：冷凝器冷却水温度为 32。 C，回水温度为 45。 C 则冷凝器冷却水量为 ㎏ /h=第 节 粗甲醇精馏物料及热量计算 预塔和主塔的物料平衡计算 根据第一节的条件测得：粗甲醇的密度 ,PH 值 8，初馏值采出量 20 l/h。 a. 预塔物料平衡计算 ⑴ 粗甲醇， 6310kg/，每小时进入预塔的物料如表 2﹣21 表 2﹣ 21 入预塔粗甲醇及组成 组 分 甲醇 水 低沸物 高沸物 油溶物 合计 流量 kg/h， 组成， w% 100 ⑵ 碱液，加入碱液浓度为 2%的 NaOH，进料粗甲醇 PH 值需从 6 提高到 8查手册[7]： 的氢氧化钠溶液：（ OH） =10 3mol/L 的 NaOH 换算成百分含量： =% pH值从 6提高到 8, OH需 H+量为： 166 108=需 2%的 NaOH（密度以 1g/ml 计）为 =则需每小时加入碱液量为 =⑶ 初馏物 已知：初馏物采出量为 20l/h；密度 ，其中 %为甲醇， %为油性杂质；初馏物加水 20l/h。 则：初馏物采出量为 20=。 其中 甲醇为 = kg/h 油溶性杂质为 = kg/h 油容性杂质再油水分离器中被分离掉，所以预塔初馏物回收量为： +20=⑷ 冷凝水：操作控制预塔底甲醇密度为 ，按甲醇 — 水二 元组成查得在密度 是甲醇水溶解液的含醇量为 70%，从密度 （含醇 %）提到 ，则粗甲醇中含水： =70% x=实际需要加入冷凝水为 － － 20－ =于是预塔总进料量表 222。 表 222 预塔进料量及组成 ① 物料量， kg/h 甲醇 水 NaOH 低沸物 高沸物 油溶物 小计 粗甲醇 碱液 冷凝液 初馏物 合计 — — 20 — — — — — — — — — — — — — ㈡出料 ⑴ 塔底甲醇 粗甲醇含醇 初馏物含醇 合计 ⑵ 塔底水 粗甲醇含水 碱液（包括 NaOH） 初馏物含水 20 kg/h 预塔加水 合计 ⑶ 塔底乙醇及高沸点组分。 ⑷ 烷烃及油溶性组分。 其中：塔底出料 ； 初馏物采出。