年产24万吨煤焦化制甲醇工艺 甲醇合成塔的设计

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1、第10期．7—24万吨／年煤焦化制甲醇工艺甲醇合成塔的设计张新华，姜国平(1．宁夏煤炭基本建设公司，宁夏石嘴山753000)(2．北方民族大学化工学院，宁夏银川750021)[摘要]对煤焦化制甲醇工艺甲醇合成塔的工艺设计进行了计算，通过物料衡算和热量衡算确定设备的基本工艺几何参数，并验算了设计的合理性。[关键词]煤焦化；甲醇合成塔；工艺设计煤化工是以煤为原料，经过化学反应使煤转化为气体、液体、固体燃料及化学品的工业过g(CHD)==1156．0办程。从煤的加工工艺过程分类，主要有：干馏因反应器出口气中含甲醇6．2％左右，又由理

2、(含炼焦和低温干馏)，气化，液化和合成化学想气体状态方程，5．1MPa，270~C时品等。在煤化工生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部71下(1．2)分。甲醇合成塔作为煤焦化制甲醇的关键设备，其工艺设计是否科学、合理，将直接关系到生产工艺的优化设计。：：o-89L／5．1×10⋯⋯⋯⋯1合成塔换热面积估算混合气体积流量：I．1确定物性数据9：18645．2kinDl／h根据工艺条件，壳程锅炉沸腾水在270℃时的‘6．2％物性数据如下：==18645。2×0．89m／h=16594．2m／h汽化热

3、y0=28855J／mol；热导率0=590mW／1．2．2甲醇合成气热量流量(m·K)；粘度n0=10．01pa·s；液相密度pl=768kg／甲醇合成反应热与温度关系式为：m；定压比热容Cp0=5．126kJ／(kg·K)；表面张力0o=21．33mN／m：气相密度p=25．355kg／m。=一74893．6—64．777+47．78x10。T一112．926xl0T塔入口气中含CO10．53％，CO23．16％，H2(1—3)76．40％，合成气在6．3MPa，275℃时的物性参其中，T为绝对温度，K在275℃时，Q数如

4、下：平均密度=6．734kg／m；定压比热容=98648．3J／mol，甲醇合成过程中其单位时间产热Cpi=4．585kJ(kg·K)；热导率i=357．6mW／(m·K)；量为：粘度rti=74．6351．J-pa·S。中=·q(CHD)(1—4)1．2确定流体流量出=98648．3×1156．0=114037434．8／h=31677．IkW，1．2．1甲醇合成气流量即壳程锅炉沸腾水需移走热量：=31677．1kW据年产24万吨／年甲醇，甲醇合成工段甲醇合成塔出塔气中，甲醇质量流量为q(cH0)(按甲1-2-3锅炉沸腾水流

5、量计算醇回收率为90％计)：取壳程流体的出口气化率x。=0．024，则根据文献[式(3．58)计算循环水流量q：9(ctt,o)=呈兰兰吾吕—0—3÷(300x24)=37037．0姆向作者简介：张新华(1972一)，男，宁夏人，大学本科，宁夏煤甲醇的摩尔流量g。)=(1_1)炭基本建设公司工程师。18一一论文广场石20油和化工设备一11年第14卷h=0．25×3000=750mm，取折流板间距(a1：=．-．-．--一(1l．’5))，B=0．3D，B=0．3×3000=900mm，丫o‘xc114037434．8x103折

6、流板数N=__1：5_7，I~NB=6，NfN~ENa：⋯⋯⋯⋯．．．．⋯一⋯：164670240．3，卵ol／h整为B=1000mm。⋯IJIl‘28855X0．024q=164670．3×18×10一=823．4kg／s壳程流体进出口接管(用6个进口管进锅炉沸腾水)取接管内锅炉水流速为u。=2．5m／s，1．2．4换热面积的估算接管内径D为／(2—3)计算传热温差△tfn为：、『冗(265～250)一(250—200)一29△tm=．O7K(1—6)Di=：0．300m50假设传热系数K=605W／(m3．K)，则可估算传

7、热取D1=300mm，取接管为325×10ram，管程面积流体进出口接管取接管内流速为u=17m／s，接管d)内径D为：．At(1-7)AP：一31677．1x1D，==0．588m⋯⋯—⋯—0：-．：1801，13”2605×29．07取管程接管内径为D=600mm，取接管为2塔体工艺参数计算①6l0×32ram。2．1列管参数确定3塔体工艺设计参数验算选用规格为38×2mm，双相不锈钢换热3．1热流量核算管，管长L=6000mm。根据选定的单程传热管长度L及传热管规格按下式计算总传热管数N为：3．1．1各传热系数计算管外沸

8、腾传热系数a。Ⅳ，．：一一(2—1)ndoLs。sp2]，一⋯呈⋯．2515．833．14×0．038×6=415．5W／(m2．K、(3—1)考虑到传热过程中的热损失及传热裕度，取管内表面传热系数(x=0．023~?R。NT=2800q=31．0kg／s，G=13．6kg／