~1 (Производство метанола), страница 4
Описание файла
Документ из архива "Производство метанола", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "~1"
Текст 4 страницы из документа "~1"
На рис. 2. приведена технологическая схема производства метанола по трехфазному методу на медь-цинковом катализаторе из синтез-газа, полученного газификацией каменного угля, производительностью 650 тыс. т в год.
Очищенный от соединений серы синтез-газ сжимается в компрессоре 1 до давления 3—10 МПа, подогревается в теплообменнике 5 продуктами синтеза до 200— 280°С, смешивается с циркуляционным газом и поступает в нижнюю часть реактора 4.' Образовавшаяся в реакторе парогазовая смесь, содержащая до 15% метанола, выходит из верхней части реактора, охлаждается последовательно в теплообменниках 5 и б и через холодильник-конденсатор 7 поступает в сепаратор 8, в котором от жидкости отделяется циркуляционный газ. Жидкая фаза разделяется в сепараторе на два слоя: углеводородный и метанольный. Жидкие углеводороды перекачиваются насосом 9 в реак-
Циркуляционный газ
Рис. 2. Технологическая схема производства метанола в трехфазной системе:
1 — компрессор, 2 — циркуляционный компрессор, 3,9 — насосы, 4 • реактор кипящего слоя, 5,6 — теплообменники, 7 — холодильник-конденсатор, 8 — сепаратор, 10 — котел-утилизатор.
тор, соединяясь с потоком углеводородов, проходящих через котел-утилизатор 10. Таким образом жидкая углеводородная фаза циркулирует через реактор снизу вверх, поддерживая режим кипящего слоя тонкодисперсного катализатора в нем, и одновременно обеспечивая отвод реакционного тепла. Метанол-сырец из сепаратора 8 поступает на ректификацию или используется непосредственно как топливо или добавка к топливу.
Разработанный в 70-х годах трехфазный синтез метанола используется в основном, для производства энергетического продукта. В качестве жидкой фазы в нем применяются стабильные в условиях синтеза и не смешивающиеся с метанолом углеводородные фракции нефти, минеральные масла, полиалкилбензолы. К указанным выше преимуществам трехфазного синтеза метанола следует добавить простоту конструкции реактора, возможность замены катализатора в ходе процесса, более эффективное использование теплового эффекта реакции. Вследствие этого установки трехфазного синтеза более экономичны по сравнению с традиционными двухфазными как высокого так и низкого давления. В табл. 12.2 приведены показатели работы установок трех- и двухфазного процесса одинаковой производительности 1800 т/сут.
Таблица 12.2. Показатели работы установок синтеза метанола
| Показатель | Тип установки | |
| Трехфазная | Двухфазная | |
| Давление, МПа | 7,65 | 10,3 |
| Объемная скорость газа, ч~1 | 4000 | 6000 |
| Отношение циркуляционного газа • | ||
| к исходному синтез-газу | 1:1 | 5:1 |
| Концентрация метанола на выходе, % мол. | 14,5 | 5,0 |
| Мощность, потребляемая аппаратурой, кВт | 957 | 4855 |
| Термический коэффициент полезного | ||
| действия,% | 97,9 | 86,3 |
| Относительные капитальные затратызатраты | 0,77 | 1,00 |
7. Расчет материального баланса ХТС.
Тадл. №1. Составы потоков.
| Показатель | Размерность | Значение | Обозначение |
| Содерж. СО в циркул. газе | Мольн. доли | 0,12 | |
| Содерж. Н2 в циркул. газе | Мольн. доли | 0,74 | |
| Содерж. СН4 в цирк. газе | Мольн. доли | 0,14 | |
| Содерж СН4 в свежем газе | Мольн. доли | 0,04 | |
| Общая конверсия СО: | Мольн. доли | 0,2 | |
| - доля СО, преврат. в СН3ОН | 0,95 | ||
| - доля СО, преврат. в (СН3)2О | 0,03 | ||
| - доля СО, преврат. в С4Н9ОН | 0,02 | ||
| Базис расчета | т. СН3ОН | 1500 |
1.Структурная блок – схема.
Производство метанола основано на реакции:
СО + 2Н2 СН3ОН +Q,
Одновременно протекают побочные реакции:
СО +3Н2 СН4 +Н2О
2СО + 4Н2 (СН3)2О +Н2О
4СО + 8Н2 С4 Н9ОН + 3Н2О
Составляем уравнения материального баланса:
Табл. №2. Соответствие переменных потокам.
| Поток | Переменная | Размерность | Значение по расчету |
| X1 | моль | 234,375 | |
| X2 | Моль | 53,267 | |
| X3 | Моль | 1509,233 | |
| X4 | Моль | 1250 | |
| X5 | Моль | 133,168 | |
| X6 | моль | 53,267 |
Производим замену переменных и записываем линейные уравнения следующим образом:
-
X1 – X2 – 0.12X3 = 0
-
X4 – X5 – 0.74X3 = 0
-
X4 – 0.4X1 – 0.74X3 – 0.74X6 = 0
-
0.8X1 – 0.12X3 – 0.12X6 = 0
-
0.04X2 + 0.04X5 – 0.14X6 = 0
-
6.4X1 = 1500
Матрица коэффициентов.
| X1 | X2 | X3 | X4 | X5 | X6 | Свободныечлены |
| 1 | -1 | -0,12 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | -0,74 | 1 | -1 | 0 | 0 |
| -0,4 | 0 | -0,74 | 1 | 0 | -0,74 | 0 |
| 0,8 | 0 | -0,12 | 0 | 0 | -0,12 | 0 |
| 0 | 0,04 | 0 | 0 | 0,04 | -0,14 | 0 |
| 6,4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1500 |
Табл. №3.
Материальный баланс химико-технологической системы производства метанола на 1500т метанола.
| Приход | масса | %масс. | Расход | масса | %масс. |
| СО | 1491,476 | 0,792 | СН3ОН(сырец) | 1500 | |
| Н2 | 266,336 | 0,142 | (СН3)2О | 32,347 | 0,017 |
| СН4(инерт) | 124,3 | 0,066 | С4Н9ОН | 17,344 | 0,009 |
| Н2О | 25,31 | 0,014 | |||
| СН3ОН(чист.) | 1425 | 0,759 | |||
| Отдув. газы | 377,153 | 0,201 | |||
| Всего | 1882,102 | Всего | 1877,153 | ||
| Невязка | 4,949 |
Расчет:
M=M*N
Приход:
Расход:
Отдувочные газы:
Расчёт технологических показателей (по СО):
-
Степень превращения
X = (1580,6 - 198,95)/ 1580,6 * 100% = 87,4 %
-
Селективность
= 46,88 Ммоль * 28 г/моль / (1580,6т - 198,95т ) * 100% = 95,0 %
-
Выход целевого продукта
= 1500 т / (56,45 Ммоль * 32 г/моль ) *100 % = 83,1 %
-
Расходный коэффициент
= 1580,6т / 1500т = 1,05
Теоретический расходный коэффициент
= 1380,4т / 1500 т = 0,92
Поточная диаграмма:
