甲醇制氢2500课程设计.doc

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1、设计任务书一、题目：生产能力为2500m3/h甲醇制氢生产装置二、设计参数：生产能为2500m3/h三、计算内容：1、工艺计算：物料衡算和能量衡算。2、机器选型计算。3、设备布置设计计算。4、管道布置设计计算。5、技术经济评价计算。四、图纸清单：1、甲醇制氢装置物流图2、换热器设备图3、管板零件图4、管道仪表流程图5、设备布置图6、管道布置图7、管道空视图(PL0104-15L1B)8、管道空视图(PL0105-15L1B)工艺设计甲醇制氢物料衡算.(1)依据甲醇蒸气转化反应方程式：CH3OH—→CO↑+2H2↑CO+H2O—→CO2↑+H

2、2CH3OHF分解为CO,转化率99%,CO变换转化率99%,反应温度280℃,反应压力为1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。 (2)投料量计算代入转化率数据 CH3OH—→0.99CO↑+1.982H2↑+0.01CH3OHCO+0.99H2O—→0.99CO2↑+0.99H2↑+0.01CO↑ 合并得到CH3OH+0.9801H2O→0.9801CO2↑+2.9601H2↑+0.01CH3OH+0.0099CO 氢气产量为：2500m3/h=111.607kmol/h甲醇投料量为：111.607/2.9601×32=1206.

3、528kg/h 水投料量为：1206.528/32×1.5×18=1018.008kg/h (3)原料储液槽(V0101)进：甲醇1206.528kg/h，水1018.008kg/h。出：甲醇1206.528kg/h，水1018.008kg/h。 (4)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1206.528kg/h，水1018.008kg/h，总计2224.536kg/h出：生成CO21206.528/32×0.9801×44=1625.962kg/hH21206.5

4、28/32×2.9601×2=223.215kg/hCO1206.528/32×0.0099×28=10.451kg/h剩余甲醇1206.528/32×0.01×32=12.065kg/h剩余水1018.008-1206.528/32×0.9801×18=352.842kg/h 总计2224.536kg/h (6)吸收和解析塔吸收塔总压为1.5Mpa,其中CO2分压为0.38Mpa,操作温度为常温(25℃)。此时每m3吸收液可溶解CO211.77m3.解吸塔的操作压力为0.1MPa,CO2溶解度为2.32，则此时吸收塔的吸收能力为:11．7

5、7-2．32=9.45 0.4MPa压力下ρCO2=pM/RT=4×44/[0.082×(273.15+25)]=7.20kg/m3CO2体积重量VCO2=1625.962/7.20=225.828m3/h 据此，所需吸收液的量为225.828/9.45=23.897m3/h 考虑吸收塔效率以及操作弹性需要，取吸收液量为23.897×3=71.691m3/h系统压力降至0.1MPa时，析出CO2量为225.828m3/h=1625.962kg/h (7)PSA系统略。(8)各节点的物料量 综合上面的工艺物料恒算结果，给出物料流程图及各节点的

6、物料量。热量恒算 (1)气化塔顶温度确定要使甲醇完全汽化，则其气相分率必然是甲醇40%,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甲醇+0.6p水=1.5MPa初设T=170℃p甲醇=2.19MPa;p水=0.824MPap总=1.3704MPa<1.5MPa再设T=175℃p甲醇=2.4MPa;p水0.93MPap总=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)转化器(R0101) 两步反应的总反应热为49.66kj/mol,于是在

7、转化器内需要共给热量为： Q反应=1206.528×0.99/32×1000×(-49.66) =－1.854×106kJ/h 此热量有导热油系统带来，反应温度为280℃，可以选用导热油温度为360℃，导热油温降设定为25℃，从手册中查到导热油的物性参数，如必定压热容与温度的关系，可得：Cp360℃=2.93kJ/(kg．K),Cp300℃=2.81kJ/(kg．K)取平均值Cp=2.93kJ/(kg．K)则导热油的用量w=Q反应/(CpΔt)=1.854×106/(2.93×55)=11504.8kg/h (3)过热器(E0102)甲醇和

8、水的饱和正气在过热器中175℃过热到280℃，此热量由导热油供给。气体升温所需热量为Q=ΣCpmΔt=（1.90×1206.528+4.82×1018.008）×(280-175