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1、物料衡算1、依据甲醇蒸气转化反应方程式:CHOH→CO↑+2H↑CO+HO→CO↑+HCHOH分解为CO转化率99%,反应温度280℃,反应压力1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol).2、投料计算量代入转化率数据,式(1-3)和式(1-4)变为:CHOH→0.99CO↑+1.98H↑+0.01CHOHCO+0.99HO→0.99CO↑+1.99H+0.01CO合并式(1-5),式(1-6)得到:CHOH+0.981HO→0.981CO↑+0.961H↑+0.01CHOH+0.0099CO↑氢气产量为:2100m/h=93.
2、750kmol/h甲醇投料量为:93.750/2.9601ⅹ32=1013.479kg/h水投料量为:1013.222/32ⅹ1.5ⅹ18=855.123kg/h3、原料液储槽(V0101)进:甲醇1013.479kg/h,水855.123kg/h出:甲醇1013.479kg/h,水855.123kg/h4、换热器(E0101),汽化塔(T0101),过热器(E0103)没有物流变化.5、转化器(R0101)进:甲醇1013.479kg/h,水855.123kg/h,总计1868.802kg/h出:生成CO1013.479/32
3、ⅹ0.9801ⅹ44=1365.720kg/hH1013.479/32ⅹ2.9601ⅹ2=187.500kg/hCO1013.479/32ⅹ0.0099ⅹ28=8.779kg/h剩余甲醇1013.479/32ⅹ0.01ⅹ32=10.135kg/h剩余水855.123-1013.479/32ⅹ0.9801ⅹ18=296.386总计1868.6026、吸收塔和解析塔吸收塔的总压为1．5MPa,其中CO的分压为0.38MPa,操作温度为常温(25℃).此时,每m吸收液可溶解CO11.77m.此数据可以在一般化工基础数据手册中找到，二氯
4、化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度数据见表1一l及表1—2。解吸塔操作压力为0.1MPa,CO溶解度为2.32,则此时吸收塔的吸收能力为:11.77-2.32=9.450.4MPa压力下=pM/RT=0.444/[0.0082(273.15+25)]=7.20kg/mCO体积量V=1365.720/7.20=189.683m/h据此,所需吸收液量为189.683/9.45=20.072m/h考虑吸收塔效率以及操作弹性需要,取吸收量为20.072m/h=60.217m/h可知系统压力降至0.1MPa时,析出CO量为189.683m/h=1
5、365.718kg/h.混合气体中的其他组分如氢气,CO以及微量甲醇等也可以按上述过程进行计算,在此,忽略这些组分在吸收液内的吸收.7、PSA系统略.8、各节点的物料量综合上面的工艺物料衡算结果,给出物料流程图及各节点的物料量,见图1一2.热量衡算1、汽化塔顶温确定在已知汽相组成和总压的条件下，可以根据汽液平衡关系确定汽化塔的操作温度·甲醇和水的蒸气压数据可以从一些化工基础数据手册中得到：表1-3列出了甲醇的蒸气压数据·水的物性数据在很多手册中都可以得到，这里从略。在本工艺过程中,要使甲醇水完全汽化,则其汽相分率必然是甲醇40%
6、,水60%(mol)且已知操作压力为1.5MPa,设温度为T,根据汽液平衡关系有0.4p+0.6p=1.5MPa初设T=170℃p=2.19MPa;p=0.824MPap=1.3704<1.5MPa再设T=175℃p=2.4MPa;p=0.93MPap=1.51MPa蒸气压与总压基本一致,可以认为操作压力为1.5MPa时,汽化塔塔顶温度为175℃.2、转换器(R0101)两步反应的总反应热为49.66kJ/mol,于是,在转化器内需要供给热量为:Q=1013.4790.99/321000(-49.66)=-1.55710kJ/h
7、此热量由导热油系统带来,反应温度为280℃,可以选用导热油温度为320℃,导热油温度降设定为5℃,从手册中查到导热油的物性参数,如比定压热容与温度的关系,可得:c=4.18680.68=2.85kJ/(kg·K),c=2.81kJ/(kg·K)取平均值c=2.83kJ/(kg·K)则导热油用量w=Q/(ct)=1.55710/(2.835)=110035.3kg/h3、过热器(E0102)甲醇和水的饱和蒸气在过热器中175℃过热到280℃,此热量由导热油供给.从手册中可以方便地得到甲醇和水蒸气的部分比定压热容数据,见表1-4.气
8、体升温所需热量为:Q=cmt=(1.901013.479+4.82855.123)(280-175)=6.3510kJ/h导热油c=2.826kJ/(kg·K),于是其温降为:t=Q/(cm)=6.3510/(2.826110035.3)=2.04℃导热油出口温
