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1、题 目:年产20万吨甲醇生产车间工艺初步设计 学 号: 200902180389 姓 名: 张钊 年 级: 2009级 学 院: 东营职业学院 系 别: 工业工程系 专 业: 石油化工生产技术 指导教师: 李玉娟 完成日期: 第一步、 设计任务书第二步、总结 概述第三步设计生产方案第四步、 工艺论证第五步 物料衡算第六步、 能量衡算第七步、 设备选型和工艺计算第八步、 合成车间的设计第九步九、安全生产设计十、第十步非工艺专业要求第十一步三废处理第十二步、经济效益评价第十三步、设计结果评析第十四步、心得体会与致谢一、设计任务书(一)课程设计题目年产20万吨甲醇生产车间工艺初步设计(二)设计条件1
2、 原料来源:天然气,海南天然气厂供 2 产品:甲醇(一级)3生产能力:3万t/a4 热源条件:加热剂:天然气燃烧及生产过程的废热冷却剂:循环水,进口温度30 出口温度405 生产时间:全年连续生产330天,每天工作24小时,三班制。6 生产厂址:洋浦工业开发区7 当场天候温度:最高40, 最低8,平均1825(三)设计任务1甲醇(工业一级)生产方法确定、工艺流程设计与论证2技术指标、工艺参数和操作条件确定与说明3工艺计算物料衡算、热量衡算 (应用SI制)4生产设备设计计算与选型。 重点:合成塔和 换热器设计计算与选型5设计结果汇总表 (1)技术指标、工艺参数和操作条件汇总表(2)物料衡算汇总表
3、(3)热量衡算汇总表(4)生产设备配置汇总表6设计绘图(计算机CAD绘制)(1)带控制点工艺原理流程图一张(A3)。 (2)合成塔工艺条件图或结构尺寸图 一份(A3)。(3) 换热器结构示意简图一张(A3)。(4)生产车间平面、立面布置图一份(A3)。要求:设计绘图:图形、图标、图幅符合机械制图标准要求。7设计说明书编写 内容包括:设计任务书,目录,生产方案、工艺流程设计与论证,工艺技术参数、操作条件设计说明,工艺计算,生产设备设计与选型,设计结果汇总,环保措施或方案,经济效益估算,设计结果评析,参考文献,设计附表附图等。(四)设计进度与时间安排设计选题与准备阶段:2012年3月1日- 201
4、2年4月23日;设计实质进行阶段:2012年3月27日- 2008年5月28日。1. 查阅文献,完成开题报告 3周(07.11.1207.11.23 )2. 文献检索、资料查阅 3周(08.2.2708.3.17)3. 甲醇生产工艺流程设计选择与论证 2周(08.3.1808.3.31)4.工艺计算 2周(08.4.108.4.14)5.定型设备的选择与非定型设备的设计计算 2周(08.4.1508.4.28 )6甲醇生产车间设备布置 2周(08.4.2908.5.12 )7. 设计绘图 1周(08.5.1308.5.19 )8. 环保设计、经济效应估算、设计评析 3天(08.5.2008.5
5、.22 )9. 编写设计说明书、核对校正、检查 1周(08.5.2308.5.26 )10.答辩准备 2天(08.5.2708.5.28 ) 二、概述1甲醇,分子式CH3OH,又名木醇或木精,纯品为无色透明略带乙醇香气的挥发性液体,粗品刺鼻难闻。有毒,饮用后能使双目失明。相对密度0.7914(d420),蒸气相对密度1.11(空气=1),熔点-97.8,沸点64.7,闪点(开杯)16,自燃点473,折射率nD(20)1.3287,表面张力(25)45.05mN/m,蒸气压(20)12.265kPa,粘度(20)0.5945mPas。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。蒸气与空
6、气形成爆炸性混合物,爆炸极限为6.0%36.5%(体积比)。 1923年德国BASF公司率先用合成气在高压下实现甲醇的工业化生产,直至1965年,其期间这种高压法工艺是合成甲醇的唯一方法。于1966年后,随着甲醇工业化生产的发展,各种甲醇生产方法相继出现。1966年英国ICI公司开发了低压法工艺,接着又开发了中压法工艺。1971年德国的Lurgi公司相继开发了适用于天然气渣油为原料的低压法工艺。由于低压法比高压法在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力方面具有明显的优越性,所以从70年代中期起,国外新建装置大多采用低压法工艺。世界上典型的甲醇合成工艺主要有英国的ICI工艺、德国的Lurgi工艺和
7、日本的三菱瓦斯化学公司(MCC)工艺。目前,国外的液相甲醇合成新工艺具有投资省、热效率高、生产成本低的显著优点,尤其是LPMEOHTM工艺,采用浆态反应器,特别适用于用现代气流床煤气化炉生产的低H2/(COCO2)比的原料气,在价格上能够与天然气原料竞争。我国甲醇工业化生产始于1957年。50年代末在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。60年代建成了一批中小型装置,并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。70年代四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的95千吨年低压法装置,采用英国ICI技术。1995年12月,由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设计的200
8、千吨年甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺利投产,标志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步。2000年,杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的JW低压均温甲醇合成塔技术,打破长期来被ICI、Lurgi等国外少数公司所垄断的局面,并在2004年获得国家技术发明二等奖。2005年,该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。甲醇是一种极重要的有机化工原料,也是一种燃料,是碳-化学的基础产品,在国民经济中占有十分重要的地位。近年来,随着甲醇下游产品的开发,特别是甲醇燃料的推广应用,使甲醇的需求逐年大幅度上升。为了更好地满足经济发展对甲醇产品的需求,较好的利用天然气资源,选择“甲醇生产工艺
9、设计”作为毕业设计课题,目的在于通过对该课题的设计,掌握和熟悉甲醇生产过程各环节,更好地开展甲醇生产方法研究和开发甲醇生产工艺,为资源利用、产品优化探索新途径。本设计选用的课题:“30万t/a甲醇生产车间工艺初步设计”。依据“任务书”规定的设计内容,进行生产方案、工艺流程设计,工艺计算和生产设备设计等。本设计遵循:“符合国情、技术先进、经济环保”的原则,在综合分析诸多甲醇生产方法的基础上,采用“以天然气为原料,经脱硫-二段转化-合成气,在低压下、固定管板列管合成塔中合成甲醇”的技术路线;精甲醇的生产采用:“三塔精馏工艺”。此外,即严格控制“三废”的排放、空气中甲醇的含量以及保证生产安全、环境卫
10、生等方面参照国内外先进经验和方法。三、生产方案与工艺流程设计3.1生产方案确定在天然气经加热到380400时,进入填装有钴钼催化剂和氧化锌的脱硫罐中脱去硫化氢及有机硫,使硫含量降到0.5微克每克以下,接着原料气配入水蒸气后于400下进入转化炉的对流段,进一步预热到500520,然后进入装有镍催化剂的转化管,在管内继续被管外的燃烧气加热,进行转化反应。离开转化管底部的温度为800820,经吸收一些热量以后,使温度升到850860,并配入少量水蒸气,然后与450的红旗混合进入二段转化炉,在顶部燃烧区燃烧,放热,温度升到1200左右6。再通过催化剂床层继续转化并吸热,然后离开二段转化炉,即得所需合成
11、气,合成气此时成分含量为CH4 0.19%,H268.81%,CO27.07% ,CO23.45% ,N20.33% ,Ar0.09%。然后合成气经热量吸收后,被压缩到5.14Mpa,加热为225后输入固定管板列管合成塔反应,合成塔出口甲醇浓度为3.04%。出塔合成气与入塔气换热后进入甲醇冷却器。用水冷却至40以下以冷凝出甲醇。合成气于分离甲醇后循环使用。甲醇分离器出来的粗甲醇经过三塔精馏,产品纯度可达到99.9%,即得合格的精甲醇产品。3-2工艺流程设计与论证 经综合分析甲醇生产的各种工艺路线,本设计选用:以天然气为原料,经脱硫-二段转化-合成气,在低压下、固定管板列管合成塔中合成甲醇;精甲
12、醇的生产采用“三塔精馏工艺”的技术路线。3-2-1 工艺流程简图天然气脱硫天然气变为合成气甲醇合成甲醇精馏图1天然气甲醇的简单工艺流程工艺流程简述:首先是采用凯洛格法气化工艺将原料天然气转化为合成气;原料天然气先用ZnO脱硫,再通过二段转化炉变为合成气;其次就是甲醇的合成,将合成气加压到5.14Mpa,升温到225后输入列管式等温反应器中,在C302催化剂的作用下合成甲醇,再就是甲醇的精馏,本工艺采用三塔精馏工艺将粗甲醇精制得到精甲醇7。3-2-2 C302甲醇催化剂的主要特性: 催化剂的主要化学组成:CuO 50%.ZnO25%n . Al2O3 4%,还添加少量助剂.杂质Na2O 100N
13、/cm2。3-2-3甲醇精馏工艺流程1、工艺流程简图: (?)2、工艺流程简述:来自甲醇合成装置的粗甲醇(40,0.4MPa),通过预塔进料泵,经粗甲醇预热器加热至65,进入预精馏塔,预塔再沸器用0.4MPa的低压蒸汽加热,低沸点的杂质如二甲醚等从塔顶排出,冷却分离出水后作为燃料;回收的甲醇液通过预塔回流泵作为该塔回流液。预精馏塔底部粗甲醇液经加压塔进料泵进入加压精馏塔,加压塔再沸器以1.3MPa低压蒸汽作为热源,加压塔塔顶馏出甲醇气体(0.6MPa,122)经常压塔再沸器后,甲醇气被冷凝,精甲醇回到加压塔回流槽,一部分精甲醇经加压塔回流泵, 回到加压精馏塔作为回流液,另一部分经加压塔甲醇冷却
14、器冷却后进入精甲醇计量槽中。加压精馏塔塔底釜液(0.6MPa ,125)进入常压精馏塔,进一步精馏。常压塔再沸器以加压精馏塔塔顶出来的甲醇气作为热源。常压精馏塔顶部排出精甲醇气(0.13MPa ,67),经常压塔冷凝冷却器冷凝冷却后一部分回流到常压精馏塔,另一部分打到精甲醇计量槽内贮存。产品精甲醇由精甲醇泵从精甲醇计量槽送至精甲醇贮罐装置。3、工艺说明:(1)为防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳等腐蚀设备,在预塔进料泵后的粗甲醇溶液中配入适量的烧碱溶液,用来调节粗甲醇溶液的PH值。(2)甲醇精馏系统各塔排出的不凝气进入燃料气系统。(3)由常压精馏塔底部排出的精馏残液经废水冷却器冷却至40后,由废
15、水泵送到生化处理装置。(4)由甲醇精馏来的精甲醇贮存到精甲醇贮槽中。精甲醇贮槽为两台30000m3的固定贮罐,贮存量按15天产量计。五、物料衡算5-1 工艺技术参数5-1-1 合成工段的工艺参数23 参阅某化学工程公司的甲醇合成厂的工艺参数资料。具体数据为入塔压力5.14MPa,出塔压力4.9 MPa,副产品蒸汽压力3.9 MPa,入塔温度225,出塔温度255。年产300000吨甲醇,年开工日为330天,日产为909.09吨,建设期为2年。5-1-2产品质量标准本产品(精甲醇)执行国家GB33892标准,具体指标见表1:4 表1 产品指标项 目指标优等品一等品合格品色度(铂钴),号 510密
16、度(200C),g/cm30.7910.7920.7910.793沮度范围(00C,101325Pn),0C沸程(包括64.60.10C),0C 64.0-65.50.81.01.5高锰酸钾试验,min 503020水溶性试验澄清水分含量,% 0.100.15酸度(以HCOOH计),% 或碱度(以NH3计),% 0.00150.0030.0050.00020.00080.0015羰基化合物含量(以CH2O计),% 0.0020.0050.01蒸发残渣含量,% 0.0010.0030.0055-1-3 原料天然气规格5原料天然气的成份分析为V% :CH4 97.93、C2H6 0.71 、C3H
17、8 0.04、 CO2 0.74 、N2 0.56 其他杂质0.02。5-2 精馏工段工厂设计为年产精甲醇30万吨,开工时间为每年330天,采用连续操作,则每小时精甲醇的产量为37.89吨,即37.89 t/h。通过三塔高效精馏工艺,精甲醇的纯度可达到99.9%,符合精甲醇国家一级标准。三塔精馏工艺中甲醇的收率达97%。则入预精馏塔的粗甲醇中甲醇量37.89 / 0.97=39.06t/h。由粗甲醇的组成通过计算可得下表: 表2 粗甲醇组成组分百分比产量甲醇93.40% 1220.25kmol/h 即 27333.6m3/h 二甲醚0.42%3.81 kmol/h 即 85.5 m3/h高级醇
18、(以异丁醇计)0.26%1.47kmol/h 即32.91 m3/h高级烷烃(以辛烷计)0.32%1.17kmol/h 即26.28m3/h水5.6%130.08kmol/h 即 2913.54 m3/h粗甲醇100%41.82t/h注:设计中的体积都为标准状态下的体积计算方法:粗甲醇 =39.06 / 0.9340 = 41.82 t/h二甲醚 = 41.8210000.42% = 175.64 kg/h 即3.81 kmol/h 85.5 m3/h高级醇(以异丁醇计)= 41.8210000.26% = 108.72kg/h 即 1.47kmol/h , 32.91 m3/h高级烷烃(以辛
19、烷计)=41.8210000.32% = 133.83 kg/h 即1.17kmol/h 26.28m3/h水= 41.8210005.6% = 2341.92 kg/h 即130.08kmol/h 2913.54 m3/h图2合成物料流程图5-3 合成工段5-3-1 合成塔中发生的化学反应:主反应 CO+2H2=CH3OH (1)CO2+3H2=CH3OH +H2O (2) 副反应 2CO+4H2=(CH3O)2+H2O (3) CO+3H2=CH4+H2O (4) 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O (5) CO2+H2=H2O+CO (6) 8CO+17H2=C8H18+8H2O (
20、7) 5-3-2工业生产中测得低压时,每生产一吨粗甲醇就会产生1.52 m3 (标态)的甲烷,即设计中每小时甲烷产量为2.85 kmol/h ,63.57 m3/h。5-3-3由于甲醇入塔气中水含量很少,忽略入塔气带入的水。由反应(3)、(4)、(5)、(6)得出反应(2)、(7)生成的水分为:130.082.853.811.4731.178 = 109.59 kmol/h 由于合成反应中甲醇主要由一氧化碳合成,二氧化碳主要发生逆变反应生成一氧化碳,且入塔气中二氧化碳的含量一般不超过5%,所以计算中忽略反应(2)。则反应(6)中由二氧化碳反应生成了109.59 kmol/h,即2454.81
21、m3/h的水和一氧化碳。5-3-4 粗甲醇中气体溶解量查表5Mpa、40时,每一吨粗甲醇中溶解其他组成如下表:表3每吨粗甲醇中合成气溶解情况气体H2COCO2N2ArCH4溶解量(m3/t粗甲醇)4.3640.8157.7800.3650.2431.680则粗甲醇中的溶解气体量为: H2 = 41.824.364 = 182.50 m3/h 即8.16kmol/h CO=41.820.815= 34.08 m3/h 即1.53kmol/hCO2 =41.827.780 = 325.26m3/h 即14.52kmol/hN2 =41.820.365 =15.27m3/h 即0.69kmol/Ar
22、 =41.820.243 = 10.17m3/h 即0.15 kmol/hCH4 =41.821.680 = 70.23 m3/h 即3.15kmol/h5.3.5 粗甲醇中甲醇扩散损失 40时,液体甲醇中释放的溶解气中,每立方米含有37014g的甲醇,假设减压后液相中除二甲醚外,其他气体全部释放出,则甲醇扩散损失G =(182.5+325.26+34.08+15.27+10.17+70.23)0.037014=23.7kg/h 即 0.74 kmol/h,16.58 m3/h5.3.6 合成反应中各气体的消耗和生成情况表4 弛放气组成气体CH3OHH2COCO2N2ArCH4组成0.61%8
23、1.82%9.16%3.11%3.21%0.82%1.89%表5合成反应中消耗原料情况 消耗项单位消耗原料气组分COCO2H2N2Ar反应(1)m3/h24878.7949757.58反应(3)m3/h171.0342.00反应(4)m3/h63.57190.71反应(5)m3/h131.61263.28反应(6)m3/h210.30反应(7)m3/h(2454.81)2454.812454.81注:括号内的为生成量;反应(1)项不包括扩散甲醇和弛放气中甲醇消耗的原料气量表6合成反应中生成物情况生成项单位生成物组分CH4CH3OH(CH3O)2C4H9OH C18H18H2O反应(1)m3/h
24、24878.79反应(3)m3/h85.5085.50反应(4)m3/h63.5763.57反应(5)m3/h32.9198.70反应(6)m3/h26.28210.30反应(7)m3/h2454.81表7其他情况原料气消耗消耗项单位消耗原料气组分COCO2H2N2ArCH4粗甲醇中溶解m3/h34.08325.26182.5015.2710.1770.23扩散的甲醇m3/h16.5633.15弛放气m3/h9.16%G3.11%G81.20%G3.21%G0.82%G1.89%G驰放气中甲醇m3/h0.61%G1.22%G注:G 为驰放气的量,m3/h。5.3.7 新鲜气和弛放气气量的确定C
25、O 的各项消耗总和 = 新鲜气中CO 的量,即 24878.79+171.00+63.57+131.61+210.302454.81+34.08+16.56+0.61%G+9.16%G=23051.1+9.77%G同理,原料气中其他各气体的量=该气体的各项消耗总和,由此可得新鲜气体中各气体流量,如下表:表8新鲜气组成组分单位COCO2H2N2ArCH4气量m3/h23051.1+9.77%G2780.07+3.11%G53672.1+82.42%G15.27+3.21%G10.17+0.82%G6.66+1.89%G新鲜气m3/h79534.08+1.0183G新鲜气中惰性气体(N2 + Ar
26、)百分比保持在0.42%,反应过程中惰性气体的量保持不变,(N2 + Ar)=25.44+4.03%G, 则 79534.08+1.0183G=(25.44+4.03%G)/0.42%解得 G = 8566.80m3/h, 即弛放气的量为8566.80 m3/h ,由G 可得到新鲜气的量88257.66 m3/h由弛放气的组成可得出下表9和表10。表9 弛放气组成气体CH3OHH2COCO2N2ArCH4组成0.61%81.82%9.16%3.11%3.21%0.82%1.89%气量m3/h52.266956.22784.71266.46274.9870.29161.88表10 新鲜气组成(合
27、成气)气体CH4H2COCO2N2Ar组成0.19%68.81%27.07%3.45%0.33%0.09%气量m3/h168.5460731.5823888.073046.53290.2580.435.3.8 循环气气量的确定G1 =G 3+G4+G5+G6G7G8式中:G1 为出塔气气量 ; G 3 新鲜气气量 ;G4 循环气气量 ;G5 主反应生成气量; G6 副反应生成气量;G7 主反应消耗气量; G8 副反应消耗气量;G5= 24878.79+16.56+0.61%8566.80=24947.60G6= 85.50+85.50+63.57+63.57+32.91+98.7+26.28+
28、210.30+2454.81+2454.81=5575.8G7=24878.79+4976.58+16.56+33.12+0.61%8566.803=74842.83G8=171.00+342.00+63.57+190.71+131.61+263.28+210.30+446.91+2454.81+2454.81=6728.94已知出塔气中甲醇含量为5.84%,则 (G 40.61%+8566.800.61%+24878.79+16.56)/ G1=0.0584解得G4= 434921.07m3/h循环气气量计算汇总见表11表11 循环气组成气体CH3OHH 2COCO2N2Ar CH4组成0.
29、61%81.82%9.16%3.11%3.21%0.82%1.89%气量m3/h2653.02353155.9239838.7713526.0413960.983566.378220.005.3.9 循环比, CO及 CO2单程转化率的确定循环比R= G4/G 3 =434921.07/88257.66=4.93CO单程转化率:(23017.02+52.26)/(23888.07+39838.77)=0.3620 即 36.2%CO2单程转化率:2454.81/(3046.53+13526.04)=0.1481 即 14.81%5.3.10 入塔气和出塔气组成G1 =G 3+G4+G5+G6G
30、7G8=472268.82m3/h ;21083.34 kmol/hG2= G3+G4 =523178.7m3/h ;23356.2 kmol/h G2 为入塔气气量表12 入塔气组成气体 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4组成 0.06% 79.11% 12.18% 3.17% 2.72% 0.70% 1.60%气m3/h 2653.02 413887.5 63726.84 16572.57 14251.23 3646.80 8388.54量 kmol/h 13.32 18477.12 2844.96 739.86 636.21 162.81 386.49表13 出塔气组成
31、气体 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH组成 76.29% 8.61% 2.93% 3.02% 0.77% 5.84%气m3/h 360294.63 40657.56 13851.33 14251.23 3646.8 27600.63量 kmol/h 16084.59 1815.06 618.36 636.81 162.81 1232.16气体 CH4 (CH3O)2 C4H9OH C18H18 H2O 组成 1.79% 0.018% 0.007% 0.006% 0.62% 气m3/h 8452.11 85.5 32.91 26.28 2912.28量 kmol/h 377.28 3
32、.81 1.47 1.17 130.02计算过程:入塔气CO=循环气中CO+新鲜气中CO即23888.79+39838.77=63726.84 m3/h同理可得其他气体气量;出塔气中CO=入塔气中CO反应消耗的CO+反应中生成的CO即 63726.8424878.79171.0063.57131.61210.3016.560.61%8566.80+2454.81=40657.56 m3/h同理得其他气体气量5.3.11 甲醇分离器出口气体组成的确定 分离器出口气体组分=循环气气体组分+弛放气气体组分;则分离器出口气体中CO气量=循环气中CO + 弛放气中CO = 39838.68+784.71
33、=40623.48 m3/h 即 1813.56kmol/h ;同理可算得其他气体的气量。表14 分离器出口气体组成气体 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4组成 0.61% 81.82% 9.16% 3.11% 3.21% 0.82% 1.89%气m3/h 2705.46 360112.02 40623.75 13792.80 14235.66 3636.87 8381.85量kmol/h 120.78 16076.43 1813.56 615.75 635.52 162.36 374.19表15 入塔气组成气体 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4组成 0.
34、06% 79.11% 12.18% 3.17% 2.72% 0.70% 1.60%气m3/h 2653.02 413887.5 63726.84 16572.57 14251.23 3646.80 8388.54量 kmol/h 13.32 18477.12 2844.96 739.86 636.21 162.81 386.495.4 原料计算合成气总含C量 a=13.32+2844.96+739.86+386.49=3984.63kmol/h每立方米天然气中C含量 : b=()=0.044461kmol/m3则每小时天然气用量 C=a/b8.96104m3/h燃料用天然气 8.7103 m3
35、/h,总用量9.83104 m3/h六、能量衡算 6.1合成工段热衡算6.1-1 合成塔的热平衡计算计算公式全塔热平衡方程式为:Q1 + Qr = Q2 + Q3+ Q (1)式中: Q1入塔气各气体组分焓,kJ/h; Qr 合成反应和副反应的反应热,kJ/h; Q2 出塔气各气体组分焓,kJ/h; Q3 合成塔热损失,kJ/h; Q沸腾水吸收热量,kJ/h。Q1=(G1Cm1Tm1) (2)式中: G1入塔气各组分流量,m3/h;Cm1 入塔各组分的比热容,kJ/(m3.k);Tm1入塔气体温度,k;Q2=(G2Cm2Tm2) (3)式中: G2出塔气各组分流量m3/h;Cm2 出塔各组分的
36、热容,kJ/(m3.k);Tm2 出塔气体温度,k;Qr= Qr1 +Qr2 +Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6+ Qr7 (4)式中: Qr1、Qr2 、Qr3、 Qr4、 Qr5 、Qr6、分别为甲醇、甲烷、二甲醚、异丁醇、辛烷、水的生成热,kJ/h; Qr7二氧化碳逆变反应的反应热,kJ/h Qr=GrH (5)式中: Gr各组分生成量,kmol/h;H生成反应的热量变化,kJ/mol6.1.2入塔热量计算 通过计算可以得到5.14Mpa,225时各入塔气气体的热容,根据入塔气各气体组分量,算的甲醇合成塔入塔热量如下表: 表16甲醇合成塔入塔热量气体 CH3OH H 2 CO CO2
37、 N2 Ar CH4热容kJ/(kmol.k)67.04 29.54 29.88 44.18 29.47 25.16 46.82气量kmol /h 13.32 18477.12 2844.96 739.86 636.21 62.81 374.49 入塔热量kJ/(h.k)895.98 545814.12 85010.88 32687.01 18749.1 4096.29 17533.62入塔热量合计为704784.00 kJ/(h.k) 所以Q1=704784.00498.153.511108 kJ/h6.1.3塔内反应热的计算忽略甲醇合成塔中的反应(2)生成的热量,按反应(1)、(3)、(4
38、)、(5)、(6)、(7)、生成的热量如下表:表17甲醇合成塔内反应热气体 CH3OH ( CH3 )2O C4H9OH C8H18 CH4 CO 生成热kJ/mol 102.37 49.62 200.39 957.98 115.69 42.92生成量kmol /h 1220.25 3.81 1.47 1.14 130.08 109.59反应热kJ/h 124916992.5 189052.20 294573.30 1120836.60 15048955.20 4703602.80反应热合计Q1=1.369108 kJ/h 6.1.4 塔出口气体总热量计算表18甲醇合成塔出塔气体组分热容和热量气体 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH热容kJ/(kmol.K) 29.56 30.01 45.04 29.61 25.16 72.05气量 kmol/h 16084.59 1815.06 618.36 636.21 162.81 1232.16出塔热量kJ/(h.k) 475460.49 54469.95 27850.92 18834.63 162.81 1232.16气体 CH4 (CH3O)2 C4H9OH C18H18 H2O 合计热容kJ/(kmol.K) 48.14 18.03 19.23 101.73 36.25气量 kmol/h 377.28 3.81