生產(chǎn)甲醇化工設(shè)計課程設(shè)計

1、文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.wo【d版本可編輯.歡迎下載支持.第一章工藝概述錯誤!未定義書簽。1.1 生產(chǎn)甲醇的工藝技術(shù)演變錯誤!未定義書簽。1.2 甲醇工藝技術(shù)錯誤!未定義書簽。1.2.1 國外生產(chǎn)甲醇的工藝技術(shù)錯誤!未定義書簽。1.2.2 中國生產(chǎn)甲醇的工藝技術(shù)錯誤!未定義書簽。1.2.3 中國生產(chǎn)甲醇工藝特點錯誤!未定義書簽。1.3 生產(chǎn)甲醇的原料錯誤!未定義書簽。13.1 不同原料生產(chǎn)甲醇的比較錯誤!未定義書簽。13.2 甲醇生產(chǎn)工藝與成本分析錯誤!未定義書簽。1.4 甲醇合成反應(yīng)原理錯誤!未定義書簽。1.4.1 甲醇合成反應(yīng)熱力學(xué)錯誤!未定義書簽。1.4.2 甲醇合成催化劑錯誤!未定

2、義書簽。1.4.3 甲醇合成反應(yīng)機理錯誤!未定義書簽。1.4.4 甲醇合成反應(yīng)動力學(xué)錯誤!未定義書簽。1.5 甲醇合成工藝錯誤!未定義書簽。1.5.1 甲醇工藝流程示意圖錯誤!未定義書簽。1.5.2 工藝流程簡述錯誤!未定義書簽。1.5.3 操作條件錯誤!未定義書簽。第二章物能衡算錯誤!未定義書簽。2.1 衡算依據(jù)錯誤!未定義書簽。2.2 全流程物能衡算錯誤!未定義書簽。2.2.1 ASPEN PLUS物能衡算流程圖錯誤!未定義書簽。2.2.2 ASPEN PLUS模擬主要設(shè)備設(shè)計參數(shù)錯誤!未定義書簽。2.2.3 主要物流物能衡算結(jié)果表錯誤!未定義書簽。第三章設(shè)備計算錯誤!未定義書簽。3.1

3、預(yù)蒸鐳塔計算錯誤!未定義書簽。3.1.1 預(yù)蒸儲塔模擬工藝圖錯誤!未定義書簽。3.1.2 預(yù)蒸儲塔模擬方法錯誤!未定義書簽。3.1.3 靈敏度分析錯誤!未定義書簽。3.1.4 ASPEN PLUS模擬結(jié)果錯誤!未定義書簽。3.1.5 塔徑的計算錯誤!未定義書簽。3.1.6 塔高的估算錯誤!未定義書簽。3.1.7 溢流裝置錯誤!未定義書簽。3.1.8 浮閥數(shù)及排列方式錯誤!未定義書簽。3.1.9 塔板流體力學(xué)驗算錯誤!未定義書簽。塔板負荷性能圖錯誤!未定義書簽。3.2 入塔氣預(yù)熱器計算錯誤!未定義書簽。3.2.1 入塔氣預(yù)熱器工藝模擬圖錯誤!未定義書簽。322入塔氣預(yù)熱器模擬方法錯誤!未定義書簽

4、。3.2.3 入塔氣預(yù)熱器模擬結(jié)果錯誤!未定義書簽。3.2.4 入塔氣預(yù)熱器的設(shè)計工藝計算錯誤!未定義書簽。3.2.5 主要附件設(shè)計錯誤!未定義書簽。3.3 甲醇合成反應(yīng)器計算錯誤!未定義書簽。3.3.1 甲醇合成反應(yīng)器模擬流程圖錯誤!未定義書簽。3.3.2 甲醇合成反應(yīng)器模擬方法錯誤!未定義書簽。333甲醇合成反應(yīng)器模擬結(jié)果錯誤!未定義書簽。3.3.4 甲醇合成反應(yīng)器的靈敏性校核錯誤!未定義書簽。335甲醇合成反應(yīng)器的設(shè)計計算錯誤!未定義書簽。3.3.5 醇合成反應(yīng)器的附屬設(shè)備結(jié)構(gòu)計算錯誤!未定義書簽。3.3.7 甲醇合成反應(yīng)器設(shè)計參數(shù)錯誤!未定義書簽。26文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪

5、除.第一章工藝概述1.1 生產(chǎn)甲醇的工藝技術(shù)演變生產(chǎn)甲醇的工藝，由以木材為原料發(fā)展到了以煤炭、天然氣等為原料，今后可能 任然要充分利用木材廢料和與木材組分類似的秸稈、雜草、樹木枝葉及其他碳氫化合 物為原料，在后將進入由電解水產(chǎn)生的氫氣和二氧化碳合成甲醇的新時代。原料不同的時候，雖然生產(chǎn)甲醇的原理相似，但是工藝技術(shù)是有區(qū)別的。即使是 同一種原料，工藝技術(shù)的先進程度也有很大差別。迄今為止，相對于早期以木材干儲生產(chǎn)甲醇，已經(jīng)有了幾次重大發(fā)展，以煤炭、 天然氣為原料生產(chǎn)甲醇，是目前生產(chǎn)甲醇的主流。1923年，德國巴斯夫(BASF)的研究人員，用CO和氫氣，在300400c的溫度 和3050MPa的壓力

6、下，通過鋅絡(luò)催化劑合成了甲醇，開創(chuàng)了高壓法合成甲醇的工藝, 延續(xù)應(yīng)用到20世紀(jì)60年代中期。1969年，英國ICI公司成功引進了低壓法合成甲醇工藝，用的是銅基催化劑， 簡稱ICI低壓法。1971年德國Lurgi公司開發(fā)成功另一種低壓合成甲醇的工藝，簡 稱Lurgi低壓法。再后，當(dāng)今的中低壓法合成甲醇工藝乂有了新的發(fā)展，這就是說， 通過合成氣催化合成甲醇的生產(chǎn)工藝越來越好。20世紀(jì)50年代以前，甲醇的生產(chǎn)主要以煤和焦炭為原料，50年代以后，國際上 甲醇的生產(chǎn)主要以天然氣為原料。在中國，根據(jù)石油、天然氣、資源較少而煤炭相對 較多的國情，甲醇的生產(chǎn)主要以煤為原料，特別提倡以劣質(zhì)煤、煤層氣等為原料。1

7、.2 甲醇工藝技術(shù)1.2.1 國外生產(chǎn)甲醇的工藝技術(shù)目前，國外以天然氣為原料生產(chǎn)的甲醇占92%,以煤為原料生產(chǎn)的甲醇2. 3%,因此 國外公司的甲醇技術(shù)均集中于天然氣制甲醇。國際上廣泛采用的先進的甲醇生產(chǎn)工藝 技術(shù)主要有:DAVY（原ICI）、TOPSOE. Uhde、Lurgi公司甲醇技術(shù)等，不同甲醇技術(shù)的 消耗及能耗差異不大,其主要的差異在于所采用的主要設(shè)備甲醇合成塔的類型不同。DAVY甲醇技術(shù)特點DAVY低壓甲醇合成技術(shù)的優(yōu)勢在于其性能優(yōu)良的低壓甲醇合成催化劑，合成壓 力:5lOMPa,大規(guī)模甲醇生產(chǎn)裝置的合成壓力為8lOMPa。合成塔型式有:第一種， 激冷式合成塔，單塔生產(chǎn)能力大，出口

8、甲醇濃度約為46加。1。第二種，內(nèi)換熱冷管式 甲醇合成塔。最近乂開發(fā)了水管式合成塔。精飾多數(shù)采用二塔，有時也用三塔精譚, 與蒸汽系統(tǒng)設(shè)置統(tǒng)一考慮。蒸汽系統(tǒng):分為高壓10. 5MPa、中壓2. 8MPa低壓0. 45MPa 三級。轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的廢熱與轉(zhuǎn)化爐煙氣廢熱，用于產(chǎn)生10. 5MPa、510C高壓過熱蒸汽。 高壓過熱蒸汽用于驅(qū)動合成壓縮機蒸汽透平，抽出中壓蒸汽用作裝置內(nèi)使用。Lurgi甲醇技術(shù)特點Lurgi公司的合成有自己的特色，即有自己的合成塔專利。其特點是合成塔為列 管式,副產(chǎn)蒸汽,管內(nèi)是Lurgi合成催化劑,管間是鍋爐水,副產(chǎn)3. 54. OMPa的飽和中 壓蒸汽。由于大規(guī)模裝置如200

9、0MTPD的合成塔直徑太大，常采用兩個合成塔并聯(lián)。若 規(guī)模更大,則采用列管式合成塔后再串一個冷管式或熱管式合成塔，同時還可采用兩 個系列的合成塔并聯(lián)。Lurgi工藝的精儲采用三塔精微或三塔精飾后再串一個回收塔。有時也采用兩塔 精馀。三塔精譚流程的預(yù)精譚塔和加壓精譚塔的再沸器熱源來自轉(zhuǎn)化氣的余熱。因此, 精鐲消耗的低壓蒸汽很少。TOPSOE的甲醇技術(shù)特點TOPSOE公司為合成氨、甲醇工業(yè)主要的專利技術(shù)商及催化劑制造商,其甲醇技術(shù) 特點主要表現(xiàn)在甲醇合成上的有：甲醇合成塔采用BWR合成塔（列管副產(chǎn)蒸汽），或采 用CMD多床絕熱式合成塔。其流程特點為:采用軸向絕熱床層，塔間設(shè)換熱器,廢熱用 于預(yù)熱鍋

10、爐給水或飽和系統(tǒng)循環(huán)熱水。進塔溫度為220C。單程轉(zhuǎn)化率高、催化劑體 積少、合成塔結(jié)構(gòu)簡單、單系列生產(chǎn)能力大。合成壓力5.010. OMPa,根據(jù)裝置能力 優(yōu)化。日產(chǎn)2000噸甲醇裝置,合成壓力約為8MPa°采用三塔或四塔（包括回收塔）工 藝技術(shù)。TEC甲醇技術(shù)特點合成工藝采用ICI低壓甲醇技術(shù)。精飾采用Lurgi公司的技術(shù)。合成采用ICI 低壓甲醇合成催化劑。合成塔采用的合成塔多層徑向合成塔，出口甲醇濃度可達8%volo合成塔阻力降 小,為 0. IMPa。甲醇合成廢熱用于產(chǎn)生3. 5-4. OMPa中壓蒸汽，中壓蒸汽可作為工藝蒸汽，或過 熱后用于透平驅(qū)動蒸汽。三菱重工業(yè)公司甲醇技

11、術(shù)特點三菱甲醇技術(shù)與ICI工藝相類似,其特點是:采用結(jié)構(gòu)獨特的超級甲醇合成塔。合 成壓力與甲醇裝置能力有關(guān)。日產(chǎn)2000噸甲醇裝置,合成壓力約為8. OMPa。超級甲醇合成塔特點是：采用雙套管，催化劑溫度均勻，單程轉(zhuǎn)化率高，合成塔出 口濃度最高可達14%volo副產(chǎn)3. 5-4. OMPa中壓蒸汽的合成塔，出口濃度可達8 10%vol,合成系統(tǒng)循環(huán)量比傳統(tǒng)技術(shù)大為減少,所消耗補充氣最少。采用2塔或3塔精 儲,根據(jù)蒸汽系統(tǒng)設(shè)置而定。伍德公司甲醇技術(shù)特點采用ICI低壓合成工藝及催化劑，日產(chǎn)2000甲醇裝置合成壓力為8. OMPa。合成塔:伍德公司采用改進的氣冷激式菱形反應(yīng)器、等溫合成塔、冷管式合成

12、塔。CASALE公司ARC合成塔（多層軸徑向合成塔），單系列生產(chǎn)能力最高可達 3000MTPDo合成廢熱回收方式:預(yù)熱鍋爐給水，設(shè)備投資低。等溫合成塔:副產(chǎn)中壓蒸汽的管殼式合成塔，中壓蒸汽壓力為3. 54. OMPa,單塔 生產(chǎn)能力最高可達1200MTPD,設(shè)備投資高。冷管式合成塔:軸向、冷管間接換熱，單塔生產(chǎn)能力最高可達2000MTPDo設(shè)備投 資低?？刹捎?塔、3塔精飾或4塔精譚,其比較如下:2塔精飾，甲醇回收率為98. 5%, 噸甲醇耗1. 2噸低壓蒸汽。3塔精鐲，甲醇回收率為99%,噸甲醇耗0. 47噸低壓蒸汽。 4塔精鐲，設(shè)甲醇回收塔，甲醇回收率為99. 5斬噸甲醇耗0. 45噸低壓

13、蒸汽。林德公司甲醇技術(shù)的特點采用ICI低壓合成工藝及催化劑。采用副產(chǎn)蒸汽的螺旋管式等溫合成塔,管內(nèi)為 鍋爐水，中壓蒸汽壓力為3. 54. ONIPa,氣體阻力降低。其余部分與ICI低壓甲醇類似。1.2.2 中國生產(chǎn)甲醇的工藝技術(shù)在中國，甲醇工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時，在吉林、蘭州、太原等地，由 蘇聯(lián)援建了采用高壓法生產(chǎn)甲醇的的工藝裝置。后來，將其鋅銘催化劑改為銅基催化 劑，壓力降為2025Mpa,但仍然屬于高壓法。20世紀(jì)7080年代，中國從ICI公司和Lurgi公司引進了兩套低壓法生產(chǎn)甲醇 裝置，每套產(chǎn)能10萬噸/年甲醇,合成壓力都是5Mpa,溫度分別為210270C和240 260o

14、中國獨創(chuàng)了中壓法合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇的新工藝，簡稱“聯(lián)醇”。這種工藝，是針對 中國遍布全國的中小型合成氨廠而開發(fā)的?！奥?lián)醇”的生產(chǎn)條件是：壓力1012Mpa, 反應(yīng)溫度220330C,采用銅基聯(lián)醇催化劑。但是聯(lián)醇生產(chǎn)的不足之處是生產(chǎn)規(guī)模 小，對于原料煤的質(zhì)量要求高，所以這樣生產(chǎn)甲醇成本很高。1.2.3 中國生產(chǎn)甲醇工藝特點與國外主要以天然氣為原料不同，主要以煤為原料，并且長在積極發(fā)展以高硫 劣質(zhì)煤為原料的工藝技術(shù)。積極改進脫硫凈化技術(shù)。國外以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇，天然氣經(jīng)過氧化鋅脫 硫后，硫含量在0. lmg/kg以下；國內(nèi)以煤炭為原料生產(chǎn)甲醇，合成氣中硫含量一般 都在lmg/kg以上，這樣，很容易

15、造成催化劑中毒，必須脫硫凈化降到0. lmg/kg以下。聯(lián)產(chǎn)、多聯(lián)產(chǎn)普遍化。即與其他一種或多種化工產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，最多的是合成 氨聯(lián)產(chǎn)甲醇、循環(huán)發(fā)電聯(lián)產(chǎn)甲醇。積極由小規(guī)模向大規(guī)模轉(zhuǎn)變。迄今為止，中國的甲醇生產(chǎn)，還是以20萬噸以 下的小規(guī)模為主，但是，國家發(fā)改委2006 1350號文件提出，要求新建甲醇廠的規(guī) 模在100萬噸/年以上。這樣，不僅可以采用世界先進工藝技術(shù)降低生產(chǎn)成本和提高 產(chǎn)品產(chǎn)量，更主要的是可以適應(yīng)多種煤種，利用高硫劣質(zhì)煤炭。1.3 生產(chǎn)甲醇的原料13.1 不同原料生產(chǎn)甲醇的比較目前，我國甲醇生產(chǎn)主要以天然氣和煤為原料，其次是其他過程的副產(chǎn)氣，如甲 烷部分氧化制乙烘的尾氣、焦?fàn)t氣等

16、。通過對我國特定地區(qū)相同規(guī)模的焦?fàn)t煤氣、天然氣、煤為原料制甲醇的消耗成本 投資比較可以發(fā)現(xiàn)，焦?fàn)t煤氣制甲醇具有明顯優(yōu)勢。以年產(chǎn)20萬噸甲醇為例，就焦 爐煤氣、天然氣、煤三種不同原料制甲醇的消耗、成本、投資比較。見表2-1.表2不同原料制甲醇比較原料類別i焦?fàn)t煤氣耗價成資 消單料投L5噸/噸600元/噸900元/噸6.0億元1000立方米，噸0.75元/立方米750元/噸4.5億元2040立方米/噸0.12元/立方米244.8元/噸4億元13.2 甲醇生產(chǎn)工藝與成本分析甲醇生產(chǎn)工藝有三種，即煤氣化工藝、天然氣制甲醇工藝和焦?fàn)t氣制制甲醇工藝。 歐美國家主要采用天然氣為原料生產(chǎn)甲醇，該工藝具備投資低

17、、無污染的優(yōu)點。但我 國缺少天然氣資源，而煤儲量相對豐富，所以大部分甲醇裝置來自煤氣化工藝。1 .煤氣化生產(chǎn)甲醇以煤為原料制取合成氣的技術(shù)主要有四種：德士古(TEXACO)水煤漿氣化、SHELL 干粉煤氣化(SCGP)、魯奇(Lurgi)煤氣化和UGI常壓氣化。目前，在國際上，以煤為原料制取甲醇合成氣的煤氣化技術(shù)以SHELL煤氣化技術(shù) 和ri'ExAcO為著名。SHELLSHELL煤氣化工藝（SCGP）是目前世界較為先進的煤氣化技術(shù)，在安全、高效和環(huán) 境保護等方面達到了新水平，產(chǎn)生的高質(zhì)量氣體完全可以作為合成氨和合成甲醇的原 料氣，水冷壁壽命為25年，噴嘴設(shè)計壽命為1年。但由于是干粉進

18、料，氣化壓力不 能太高，操作有一定難度。目前，我國還沒有SHELL的使用經(jīng)驗。TEXACO水煤漿加壓氣化由美國德士古（ri' ExAcO）公司在20世紀(jì)70年代開發(fā)成功，并于 80年代初建成第一套示范性大型商業(yè)化裝置，目前在我國已得到成功應(yīng)用。該技術(shù) 除氧耗高外，有如下特點：（1）單臺爐處理煤量大，生產(chǎn)能力高；（2）氣化壓力高、功 耗省，有效氣（CO+壓）含量高，適于作合成氣；（3）原料適用性好、利用率高；（4）三 廢少；（5）設(shè)備國產(chǎn)化率高。德士古工藝的最大缺點是，燒嘴壽命短，僅為45天，耐 火磚每年需更換一次，更換時間為45天。以30萬噸/年甲醇裝置為例，煤氣化工藝 設(shè)備投資約需1

19、5. 56億元。我國引進TEXACO較早，使用經(jīng)驗較多，設(shè)備國產(chǎn)化率高, 投資省。2 .天然氣生產(chǎn)甲醇歐美國家天然氣資源豐富，甲醇多以天然氣為原料生產(chǎn)。例如美國96%的甲醇 產(chǎn)能來自天然氣工藝。ICI、魯奇（Lu哂）和Haldor-Topsoe公司是主要的低壓法天然氣制甲醇技術(shù)服務(wù) 商。三家種技術(shù)投資成本來看，甲醇生產(chǎn)成本受裝置建設(shè)規(guī)模影響很大，規(guī)模越大的 裝置生產(chǎn)成本越低。同樣規(guī)模的裝置，ICI生產(chǎn)成本最低，其次是Haldor-Topsoe, 魯奇（Lu哂）成本最高。ICI成本低的主要原因是反應(yīng)器投資成本大大低于魯奇。三種 工藝均為兩段法，首先用天然氣制備合成氣，再合成甲醇，收率相差范圍不大

20、，在5% 以內(nèi)。天然氣工藝投資成本較低，20萬噸/年甲醇裝置僅需4. 5億元，是煤氣化工藝 的 75%。3 .焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇技術(shù)已日臻成熟，近幾年河北、山東、山西等10多家焦化 企業(yè)正在投資建設(shè)回收焦?fàn)t煤氣以制甲醇裝置。焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇的系統(tǒng)工藝主要有：1有轉(zhuǎn)化催化劑存在下的有催化純氧轉(zhuǎn)化制 備甲醇合成氣工藝；II沒有轉(zhuǎn)化催化劑存在下的非催化純氧轉(zhuǎn)化制備甲醇合成氣工 藝；IH改進非催化劑存在下的改進非催化純氧轉(zhuǎn)化制備甲醇合成氣工藝。已建成投產(chǎn) 的焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇裝置技術(shù)主要是化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院(華泰化學(xué)工程公司)開發(fā)的 “焦?fàn)t煤氣純氧部分氧化制甲醇”生產(chǎn)技術(shù)。綜合考慮多種因素，焦

21、爐煤氣制甲醇投資最低，原料成本和完全成本也最低，企 業(yè)效益不言而喻。焦?fàn)t煤氣制甲醇具有很強的市場競爭力和抗風(fēng)險能力。對于其他工 藝，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源、工業(yè)布局和經(jīng)濟發(fā)展水平審慎發(fā)展，避免受一時經(jīng)濟利益驅(qū)動, 導(dǎo)致資源的不合理利用，造成浪費。據(jù)了解截止2008年8月，我國擬建甲醇企業(yè)達到50家，總生產(chǎn)規(guī)模超過3200 萬噸/年，平均生產(chǎn)規(guī)模超過60萬噸/年，絕大部分采用煤造氣進行甲醇生產(chǎn)。這些 企業(yè)即使30%得到實施，也會在未來510年，使我國甲醇生產(chǎn)規(guī)模再增加1000萬 噸/年，屆時我國甲醇生產(chǎn)能力將會達到3500萬噸/年，這必將造成我國甲醇行業(yè)的 殘酷競爭，也必將給整個世界造成劇烈的沖擊。所以

22、建廠必須謹(jǐn)慎！由于受能源資源和經(jīng)濟發(fā)展水平的影響，我國形成了以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)， 是世界上以煤為主的國家，年消費量超過世界的1/3。所以此次設(shè)計探討采用高硫煤 生產(chǎn)甲醇的工藝，為生產(chǎn)甲醇尋找新的資源。1.4甲醇合成反應(yīng)原理在一定溫度、壓力下CO、CO二和也在固相銅基催化劑上進行反應(yīng)可合成甲醇，化 學(xué)反應(yīng)為：CO + 2H,+ 9O.SkJ/mol(2-1).JCO2 + 3H2 <=>。"3。3）+”2。（且）+49.5歲/7。（2-2）因反應(yīng)體系中存在co二和h2,他們之間還發(fā)生co的逆變換反應(yīng)：CO2 + H2 O CO+ /o（g）41.25/7H（2-3）可見

23、，CO和CO二加H合成甲醇屬于體積減小的放熱反應(yīng)，從反應(yīng)平衡角度，低溫 和高壓均有利與生成甲醇。反應(yīng)過程中，除生成甲醇外，還伴隨著一些副反應(yīng)，生成 一定量的燒、醇、醛、酸、酸和酯等化合物，如：CO + 3H, OCH、+ H、0(2-4)2co+ 4”. OC、H,OH +HQ(2-5)CO + HQ HCHO(2-6)2co+ 4”. OC30C3 + HQ(2-7)CH.OH +2CO + 2H. OC、H£OOH +HQ(2-8)2cH0H O HCOOCH 3 + 2H.(2-9)CH30H + C。U> HCOOCH 3(2-10)因此，合成甲醇是一個復(fù)雜的氣固相催化

24、反應(yīng)體系，其產(chǎn)物的分離精制也需要較 為復(fù)雜的精馀分離過程。1.4.1 甲醇合成反應(yīng)熱力學(xué)甲醇合成體系中存在式（2T）、式（2-2）和式（2-3）三個反應(yīng)過程，體系中 有玲、CO、CO八CH30H和壓0五個組分，另外有極少量的副產(chǎn)物和N?與CH、等惰性氣 體。這三個反應(yīng)中，只有兩個是獨立的，其中任意一個反應(yīng)，都可由合并其他兩個反 應(yīng)得到。當(dāng)達到化學(xué)平衡時，每一種物質(zhì)的平衡濃度或分壓，必須滿足每一個獨立化 學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)關(guān)系式。上述三個反應(yīng)的平衡常數(shù)降式可寫成：PcHOH _ 1 . yCHOHP2 兒(2-11)叱PcH.OH PH.O1yCH、OH).OK 尸=:-=-PcO.P Hz P

25、ScOy(2-12)k _ PcWK p3 Pco. Ph. )%,>%.(2-13)Kg = KpJK”(2-14)式中，p,為i組分的分壓，atm； y,為i組分的體積分率；p為反應(yīng)體系的總壓， atm。式中降在不同溫度和壓力下的平衡常數(shù)值見表2-2.反應(yīng)式（2-3）為CO變換 的逆反應(yīng)，降也可由相應(yīng)的公式得到，結(jié)合表2-2中的降得到降。501001502002503002003.780 X10-26.043 XI0-29.293 X 10?1.230X10】1.617X10“2.023 X 1042503.075X10-34.516X10-36.416 X1038.578X1003

26、1.072X1S21.297X10-3003.938 X10-45.235 XI。-6.907 X10-48.778 X10-41.026 X1031.211 X 10-33506.759 X10-58.342 X10-51.013 X10-41.202X1041.387X10-41.586X10-44001.4S2X10-51.758 X10-52.019 X10-52.324 XI。？2.539 X10-52.905 XIO-54504.003X10"4.657 X10-65.205X10”5.655X10”6.630 X10-67.025X10”5001.282X10”1.47

27、0X1861.593 X 10”1.742X10<1.952X1862.072 X104表22不同溫度壓力下CO合成甲醇的平衡常數(shù)值WtTc壓力從表2-2看出，CO加也合成甲醇的反應(yīng)平衡常數(shù)明顯受到溫度和壓力的影響, 經(jīng)過數(shù)據(jù)回歸，平衡常數(shù)降可以表示為如下溫度和壓力的計算式：1207711】心=丁-1.5601 乂1°” +13203 p 0.48466T2-28.097(2-15)式中，T為溫度，K； p為壓力，MPa。不計副反應(yīng)產(chǎn)物和惰性組分，C0和C0二加壓合成甲醇的體系中有五個組分。當(dāng)已 知體系的初始物料量，結(jié)合任意兩個平衡常數(shù)，即可計算出反應(yīng)平衡時的各組分。設(shè)“、小和

28、以分別為進氣中CO、CO2和的物質(zhì)的量,kmol； x為反應(yīng)（2-1）中 轉(zhuǎn)化的C0物質(zhì)的量，kmol； y為反應(yīng)（2-2）中轉(zhuǎn)化的C0二物質(zhì)的量，kmol；則達到 反應(yīng)平衡時各組分的量和組成如表2-3所示。表2-3甲醇合成反應(yīng)達到平衡時各組分的量和組成組分物質(zhì)的量/kmol摩爾分?jǐn)?shù)conc-x(nc-x) / (nc+nD+nH-2x-2y)co：nD-y(iiD-y ) / (nc+no+nH-2x-2y)H：iiH-2x-3y(nH-2x-3y) / (nc+nDFH-2x-2y)CH3OHx+y(x+y) / (nc+nD+nn-2x-2y)H：Oyy/ (nc+no+nn-2x-2y

29、)znLiiD + nn-2x-2y1.0給定溫度、壓力后，可計算出除與冷。反應(yīng)體系按理想氣體處理，摩爾分?jǐn)?shù)乘 以總壓即組分的分壓，帶入平衡常數(shù)方程中，兩個方程有X, y兩個未知數(shù)，求解上 述非線性方程組，即可求出平衡條件下的組成。甲醇合成反應(yīng)在525MPa下進行，反應(yīng)物系的性質(zhì)偏離理想氣體，也偏離理想 溶液，因此，在計算甲醇合成的平衡常數(shù)時，有必要將平衡常數(shù)中的分壓用逸度代替。 用SRK、PR等狀態(tài)方程計算出每個組分的逸度系數(shù)，以組分逸度代替組分分壓計算平 衡常數(shù)t1.4.2 甲醇合成催化劑甲醇合成催化劑主要分兩類，鋅-銘催化劑和銅基催化劑。鋅-鋁催化劑的活性溫 度高，約350420C,由于

30、受平衡的限制，低溫和高壓有利于反應(yīng)正向進行，故需 在高壓下操作；銅基催化劑的活性溫度低，約230290C,可以在較低溫度下操作, 工業(yè)上普遍使用低壓銅基催化。國內(nèi)主要銅基催化劑有C207、C301、C303等幾種類型。C207型銅基催化劑 該催化劑主要用于1013Mpa下的聯(lián)醇生產(chǎn)，也可以用于 2530Mpa下的甲醇合成。該催化劑為銅、鋅、鋁的氧化物，易吸潮及吸收空氣中的 硫化物，應(yīng)密封貯存。其使用溫度范圍235315,最佳使用溫度范圍為240270。C301型銅基催化劑 該催化劑是由南京化工研究院研制，在上海吳涇化工廠以 石腦油為原料年產(chǎn)8萬噸的甲醇裝置上，經(jīng)高壓下使用，取的良好的效果。如某

31、批號 的該催化劑含CuO 58. 01%, ZnO 31. 07%, A1203 3. 06%, H20 4.0%。外觀為黑色光澤圓 柱體，粒徑為6 5mmX 5mm,堆積密度1. 61. 7kg/ml,華東理工大學(xué)在進行C301銅基 催化劑曲節(jié)因子測定時，測定了該催化劑還原后的物性如下：空容0. 1253ml/g,顆粒 密度3. 63 g/ml,比表面積45. 66m2/g,空隙率0. 4528,平均孔半徑54. 9X10-10m,曲 節(jié)因子2. 1g。催化劑的使用溫度范圍為230285C。C303型銅基催化劑 該催化劑是Cu-Zn-Cr型低溫甲醇催化劑。某廠生產(chǎn)的催化 劑含 CuO 36.

32、 3%, ZnO 37. 1%, Cr203 20. 3%,石墨 6. 3%o 外觀為棕黑色圓柱狀 64. 5mm X4. 5mm顆粒，顆粒密度為2. 0-2. 2kg/L。其活性指標(biāo)為:用含C0 4. 6%, C02 3. 5%, H2 83. 4% N2 8. 5%的原料氣，在操作壓力10. OMpa下，并在溫度227232下，當(dāng)入口 空速在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下3700L/(kg-h)時，出口甲醇含量大于2. 6機當(dāng)入口空速在標(biāo)準(zhǔn)狀 態(tài)下7900L/(kg-h)時，出口甲醇含量大于1.4機表2-4是幾種國內(nèi)外常用的銅基催化劑。表24幾種國內(nèi)外常用銅基催化劑生產(chǎn)單位型號CuO組分微ZnOAI2O3Vz

33、Os操作條件空速 /104114壓力/MPa溫度/英國ICI公司51-26030104.9 6.1210270英國ICI 公司51-36030107.8-11.8190-2701德國Lurgi 公司LG-1045132454.9210-2401美國ICI公司C79-2 5.5 11.7220330丹麥Topsoe 公 司LMK40109.8220270南京化工 研究院C301 2302851西南化工 研究院C3025132455.0 10210-280當(dāng)前，國內(nèi)外對于甲醇催化劑的研究已進入第三代，如表2-4中的ICI51-3把活 性銅組分負載在鋁酸鋅(ZnAlQl載體上，使反應(yīng)溫度降至190C

34、,使用壽命從3年 延長到4. 5年，機械強度和收率均有所提高；最近推出的ICI51-7以鎂為穩(wěn)定劑，經(jīng) 四套工業(yè)裝置應(yīng)用證明，活性和穩(wěn)定性均很好，較成功地解決了絕熱反應(yīng)器床層溫度 變化大的問題。目前，甲醇合成催化劑研制的發(fā)展方向主要集中在以下三個方面：在 傳統(tǒng)的Cu-Zn-Al體系中增加其他組分如Mg、Cr,進一步提高活性和穩(wěn)定性；研究新 型的催化劑載體及相應(yīng)制備工藝；研究非銅基催化劑及與之配合的微量組分，較有發(fā) 展前景的是以金屬Pt和Pd為活性組分，但目前還處于實驗室階段。1 .銅基催化劑中的活性組分有研究認為銅基催化劑中的活性組分是溶解在氧化鋅中的CU4-,銅基催化劑中氧 化態(tài)Cu+與還原

35、態(tài)Cu的比例取決于反應(yīng)氣體中C02和CO的比例。對于合成甲醇反應(yīng) 中C02和微量02作用的研究，實驗結(jié)果表明，當(dāng)C02含量為5. 5%和1.3%時，甲醇合 成收率明顯高于合成氣中不含C02或少量C02 （0. 3%）的情況。當(dāng)C02的含量較高時 （10.9%）,甲醇生成速率開始明顯下降。因此，工業(yè)反應(yīng)裝置中要得到較高的甲醇 收率,C0二濃度有一個適當(dāng)?shù)姆秶ìF(xiàn)8%）。對0二的研究是采用含有微量0二的七/C0=3. 1 的合成氣在壓力5MPa、溫度250c是進行合成甲醇實驗，實驗結(jié)果表明：I、進氧含 量為0.2%時，一氧化碳轉(zhuǎn)化率和甲醇的收率都很低，反應(yīng)器出口二氧化碳的含量僅 為0.037%。I

36、I、進口氧含量為0.54%和1.2%時，一氧化碳轉(zhuǎn)化率和甲醇收率都很高, 反應(yīng)器出口二氧化碳的含量分別為1.34%和2. 7%。而出口氧含量僅為0.3樂 說明氧 在反應(yīng)過程初期被消耗了，并且此時甲醇收率幾乎與含二氧化碳（現(xiàn)8%）適量時的 時空收率相同。該實驗說明微量0在反應(yīng)過程中很快被消耗，生成了二氧化碳或吸 附二氧化碳，這種情況相當(dāng)于在合適二氧化碳氣氛下進行反應(yīng)。因此，微量0二使合 成具有高活性是由于產(chǎn)生了適量二氧化碳的緣故。對銅-鋅-鋁系催化劑中活性組分進行的研究，將催化劑的催化活性與由X射線衍 射、電子能譜儀等多種方法獲得的物化參數(shù)進行了關(guān)聯(lián),認為在銅-鋅-鋁系催化劑中, 可能有若干不同

37、類型的活性部位，他們分別存在于銅、氧化鋅、相互鄰近的銅和氧化 鋅以及銅-氧化鋅固熔體上；其中銅-氧化鋅固熔體的活性最好，這可能是固熔體與其 鄰近的鋅、氧離子以及氧缺位構(gòu)成了優(yōu)良的活性中心。2 .玲、CO和CO二銅基催化劑上的吸附國內(nèi)有人研究了銅基催化劑上的風(fēng)和C0的吸附行為，認為260c時，壓和C0在 銅基催化劑上的吸附都是可逆的，H二飽和吸附量大于CO飽和吸附量，壓和CO存在著 競爭吸附，C0的存在使壓的吸附略有減少，說明CO和壓共吸附對凡的吸附只有競 爭影響，而無促進作用。銅基催化劑上形成的初期表面配合物為氣相中的CO與吸附 氫生成的含有一個氫原子的吸附HCO的假設(shè)較為合理。1.4.3 甲

38、醇合成反應(yīng)機理有研究通過同位素跟蹤表明，甲醇合成反應(yīng)中的碳原子來自于CO因此提出了 C02加H?生成甲醇，而CO通過H:0轉(zhuǎn)化為COi的反應(yīng)機理。也有研究分別僅對含CO二、 僅含CO或同時含有CO” CO的三種原料氣進行了甲醇合成反應(yīng)動力學(xué)實驗測定，反 應(yīng)壓力5MPa,溫度218260C,實驗表明原料氣中僅含CO二可生成甲醇；原料其中 僅含CO也可以生成甲醇；原料氣中含有CO二及CO均可生成甲醇。因此，這里就CO二 和CO合成甲醇的可能的反應(yīng)歷程分別列出，其中CO二合成甲醇的可能的反應(yīng)歷程為:co2+*>co2*+* CO： + H2 >C。血* + CO2 CO,H；。此* +*

39、>COH2* + O* >CH.OH + * CH.OH + 20* > H2 + H2O + CO2+*CO合成甲醇的可能的反應(yīng)歷程為：%+2*>2H“®CO + H*HCO*+H W*”,CO* + 2*>C“30H* + 2* CH30H ” > CH.OH + *“*”是催化劑的活性位，上標(biāo)“*”表示該物質(zhì)被活性位所吸附。上述機理認為, CO二合成甲醇的反應(yīng)中和為兩個控制過程，其余為平衡過程；CO合成甲醇的反應(yīng) 中步驟和是甲醇合成總反應(yīng)速率的控制步驟。研究表明，銅基催化劑上的競爭吸附以CO二為最強，比、CO、CO二的吸附強度依次 為：COz

40、>CO>H2,過量的co二將過分占據(jù)活性中心，反而對甲醇合成反應(yīng)不利。1.4.4 甲醇合成反應(yīng)動力學(xué)國內(nèi)外對Zn-Cr系及銅系催化劑上甲醇合成的反應(yīng)動力學(xué)進行了許多研究，報道 了許多反應(yīng)動力學(xué)方程式?？紤]到我國甲醇合成催化劑的研究開發(fā)水平已處于世界前 列，且銅系催化劑（如C301、C302）已是國內(nèi)甲醇合成企業(yè)主要選擇的催化劑之一, 并且此次設(shè)計選用C301催化劑，這里對C301甲醇合成催化劑反應(yīng)動力學(xué)的研究進行 闡述。1. CO和CO二加H二合成甲醇本征反應(yīng)動力學(xué)模型前己述及，含CO、CO?、H二系統(tǒng)中可能發(fā)生反應(yīng)式（2-1）（2-3）。根據(jù)實驗 數(shù)據(jù)和上述反應(yīng)機理，推導(dǎo)并回歸得

41、到的幕函數(shù)型雙速率動力學(xué)模型為：一要依得小德，即g）（2-16）(2-17)(2-18)力=860 即-詈ffco：fo2 (1 -凡加。/心式中JK(2-19)隙為逸度表示的平衡常數(shù)，f,為i組分的逸度。2. CO和CO加壓合成甲醇宏觀反應(yīng)動力學(xué)模型(2-20)L-H-H-W型雙反應(yīng)速率宏觀動力學(xué)模型如下。co = 7:(1+K% + K".+K")kJdB)+ Kcofco+KcoJcoKHJHy血 /(g /?)(2-21)式中各反應(yīng)速率常數(shù)為：人=1482 e平(-50430 / RT)(2-22)=1.511 xl05e(-69970 /RT)(2-23)各組分的

42、吸附平衡常數(shù)為：In= 6.54913090 (1/7-1/508.9)(2-24)In Km = 3.398 + 2257 (l/T-1/508.9)(2-25)InK兒=-1.493 -1585 (l/T-1/508.9)(2-26)根據(jù)甲醇工學(xué)所提供的數(shù)據(jù)以及AspenPlus所提供的物性計算方法和化學(xué)反 應(yīng)動力學(xué)方法，可以采用以下簡化方法進行甲醇合成系統(tǒng)的化學(xué)動力學(xué)計算：物性計算方法：BWR-LS化學(xué)反應(yīng)方程：(2-27)CO + 2H、CH 30H(2-28)反應(yīng)速率方程:(2-29)(2-30)在SI制下，速率方程式中各系數(shù)可表示為:速率常數(shù)：= 6.175x10* exp(5.0

43、43x1()7、RT(kmol/m3 5 Pa5)(2-31)k、=6.296x1()7° ex6.997x1()7'RT/(kmol/ 5 Pa4)(2-32)平衡常數(shù)：P=5MPaInK. = -75.707 + 1.3818x 104 - + 3.2095111 T(2-33)In Kp= -81.246 +9.9079xl03 - + 4.4263111 T 1 9(2-34)吸附系數(shù):111 KC() =5.35763-1.309x10(2-35)111 KC() =-21.64851+2.257x101(2-36)lnK =-12.19395-1.585xl03-

44、fl rr1(2-37)催化劑堆密度:根據(jù)聯(lián)醇生產(chǎn)，C301工業(yè)催化劑的堆密度為14001600kg/n)3。甲醇合成工藝1.5.1 甲醇工藝流程示意圖圖21甲醇合成反應(yīng)流程示意框圖設(shè)計采用ASPEN PLUS模擬不僅方便而且還更準(zhǔn)確，這也是未來設(shè)計的發(fā)展方 向，告別從前人工計算的繁瑣，以及檢驗時某一個數(shù)據(jù)的更改往往造成一系列數(shù)據(jù)的 更改，避免不必要的麻煩。1.5.2 工藝流程簡述設(shè)計采用低壓魯奇法進行甲醇合成工藝模擬。原料氣經(jīng)過過濾除雜等單元操作后，進入一級壓縮機壓縮，之后與未反應(yīng)的循環(huán) 氣混合后進入二級壓縮機壓縮，保證出口壓力5Mpa左右。物料進入反應(yīng)器時保證溫 度在210左右，為了合理運

45、用熱能，這里采用了原料和產(chǎn)品換熱的方式保證進入反 應(yīng)器的原料溫度，反應(yīng)器出口溫度經(jīng)換熱后并不滿足工藝要求，這時還需要繼續(xù)冷卻 然后進行閃蒸，這時放出一小部分馳放氣，防止不凝氣的積累，另一大部分作為循環(huán) 氣。剩下的液體部分繼續(xù)閃蒸，氣體部分送入燃燒爐燃燒或者做其他處理。液體部分 經(jīng)換熱后送入預(yù)精飾塔進行蒸馀，主要目的是塔頂分離出甲酸甲酯等輕組分，甲醇等 重組分被送入主精飾塔進行精鐲，塔頂采出甲醇，經(jīng)過冷凝后存入產(chǎn)品儲罐，側(cè)線還 可能采出其它醇。工業(yè)上，甲醇的分離精制的流程可分為單塔、雙塔及三塔流程。此次設(shè)計要獲得 質(zhì)量較高的甲醇，所以采用雙塔流程。1.53操作條件甲醇合成生產(chǎn)中，選擇合適的工藝操

46、作條件，對獲得高產(chǎn)低耗有重要意義。1 .溫度 從化學(xué)平衡考慮，溫度提高，對平衡不利；從動力學(xué)考慮，溫度提高， 反應(yīng)速率加快。因而，存在最佳溫度。甲醇合成銅基催化劑的使用溫度范圍為210 270o溫度過高，催化劑易老，使用壽命短；溫度過低，催化劑活性差，且易生成 默基化合物。為保證催化劑使用壽命長，應(yīng)在確保質(zhì)量的前提下，盡可能控制溫度較 低些。溫度高會影響催化劑的使用同壽命。在溫度高的情況下，銅基催化劑晶格發(fā)生 變化，催化劑活性表面逐漸減少。如果溫度超過280C,催化劑很快喪失活性。溫度高會影響產(chǎn)品質(zhì)量。反應(yīng)溫度高，在CO加壓的反應(yīng)中，副反應(yīng)生產(chǎn)量增 加，使粗甲醇中雜質(zhì)增加，不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，而

47、且增加了壓的單耗。溫度高會影響設(shè)備使用壽命。高溫下，由于甲酸生成，造成設(shè)備的腐蝕，降低 設(shè)備機械強度。實際上，反應(yīng)器的操作溫度要兼顧到催化劑使用的初期、中期及后期，制定出合 理的溫度操作范圍。2 .壓力從化學(xué)平衡考慮，壓力提高，對平衡有利；從動力學(xué)考慮，壓力提高， 反應(yīng)速率加快。因而，提高壓力對反應(yīng)有利。低壓甲醇合成，合成壓力一般為46MPa。 操作壓力受催化劑活性、負荷高低、空速大小、冷凝分離好壞、惰性氣含量等影響。 通常，催化劑使用前期，操作壓力一般可適當(dāng)?shù)托?，大致可控制?MPa左右；后期, 壓力適當(dāng)提高。3 .空速空速或循環(huán)氣量是調(diào)節(jié)合成塔溫度及產(chǎn)量的重要手段。循環(huán)量增加，轉(zhuǎn) 化率下降

48、，但空速大了，甲醇產(chǎn)量有所增加。在空速為5000100001?范圍內(nèi)，空時 產(chǎn)率隨空速增加而增加，超過空速影響不大。4 .氣體組成新鮮氣中(HCOJ/(CO+COJ摩爾比應(yīng)控制在2. 02. 2, 一般說來，新鮮氣中 該摩爾比過小，容易發(fā)生副反應(yīng)極易結(jié)炭，且催化劑易衰老。該摩爾比過大，單耗增 加。入塔氣中的壓含量提高，對減少副反應(yīng)、減少H6中毒、降低狼基鎮(zhèn)和高級醇 的生成都是有利的，乂可延長催化劑壽命。入塔氣中的CO含量是一個重要的操作參數(shù)，如塔氣中的CO含量一般為8% ll%o入塔氣中CO二含量適當(dāng)提高可保持催化劑的高活性，對甲醇合成有利。但當(dāng)CO： 過高時，甲醇產(chǎn)量乂會降低。入塔氣中的惰性

49、氣體如CH.凡、Ar,也影響甲醇合成。惰性氣體含量太高， 降低反應(yīng)速率，循環(huán)動力消耗大；惰性氣體含量太低，馳放損失加大，損失有效氣體。 一般來說，催化劑使用前期，活性高，可允許較高的惰性氣體含量，馳放氣可少些； 后期活性低，要求惰性氣體含量低，馳放氣就大些。5 .循環(huán)氣中甲醇的含量 水冷溫度低，循環(huán)氣與入塔氣中甲醇含量越低，有利于 甲醇反應(yīng)進行。一般水冷溫度低于30C,使入塔氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)不大于0.5機第二章物能衡算2.1衡算依據(jù)1 .設(shè)計任務(wù)：年產(chǎn)9萬噸甲醇2 .開工率：320天3 .甲醇的純度（摩爾）：99.9%4 .原料氣與循環(huán)氣的比值：1： 3. 5左右（摩爾）5 .原料氣組成：6

50、31原料氣組成（mol %）CO CO S ciSIto含量7.7713.864.212.41.60.090.147 .原料氣進料流量：8690. 85kmol/h8 .原料氣進料溫度：4009 .原料氣進料壓力：5. 4MPa2.2全流程物能衡算2.2.1 ASPEN PLUS物能衡算流程圖圖31 ASPEN PLUS物能衡算流程圖2.2.2 ASPEN PLUS模擬主要設(shè)備設(shè)計參數(shù)ASPEN PLUS模擬過程主要是模型的選取，綜合操作條件部分的內(nèi)容，下面將設(shè)計 中的主要設(shè)備參數(shù)列表如下。表3-2 ASPEN PLUS模擬主要設(shè)備設(shè)計參數(shù)一覽表設(shè)備名稱操作條件及設(shè)計參數(shù)號 號1C201A(B

51、I)一級壓縮 機等燧2M201A (B2)混合器3C201B (B3)二級壓縮 機等燧出口壓力：3.5Mpa原料：循環(huán)氣大約1： 3.5左右（體積）出口壓力:5.4Mpa4M201B(B7)分離器分離率：0.095E301(B4)入塔氣預(yù) 熱器雙物流管式，熱物流出口溫度118c6R301(B5)甲醉合成 反應(yīng)器按化學(xué)計 量組成溫度：230c壓力：5.15 Mpa反應(yīng)：CO+2H2-CH4O. CO 轉(zhuǎn)化率：34.8%CO?十3HCHK)十氏O, CO?轉(zhuǎn)化率：12.09% 2CO+2H?f GHQ" CO 轉(zhuǎn)化率：0.055% 2cCH4H2f C2H6O + H：O, CO 轉(zhuǎn)化率

52、：0.058%7E302(B6)甲醉水冷 器溫度：40壓力：5.1 Mpa8V301(B8)甲醉分離 器壓力：5.0Mpa9V302(B9)閃蒸罐溫度：40壓力：0.5Mpa10E401(B10)粗甲靜預(yù) 熱器溫度：60c壓力：0.17Mpa11T401(B11)預(yù)熱馀塔校核型塔頂冷凝器壓力：0.16Mpa塔樂降：0.03Mpa塔板數(shù)：40塔頂流出速 率：20kmoVh,回流比：1.8,進料板位置：1212P401(B22)主塔進料 泵出口壓力：0.27Mpa13T402(B12)主蒸馀塔校核型塔頂冷凝器壓力：0.26Mpa塔樂降：0.03Mpa塔板數(shù)：70塔頂流出速 率：900kmol/h,

53、回流比：L8,進料板位置：3014E402(B13)產(chǎn)品冷卻 器溫度：40,壓力:0.27Mpa2.23主要物流物能衡算結(jié)果表表32主要物流物能衡算結(jié)果表A第三章設(shè)備計算3.1 預(yù)蒸餡塔計算3.1.1 預(yù)蒸館塔模擬工藝圖圖41預(yù)蒸儲塔模擬圖3.1.2 預(yù)蒸儲塔模擬方法預(yù)蒸鐲塔采用F1重閥型浮閥塔，先通過簡捷法模擬，通過確定分離要求的方法 確定大致塔板數(shù)，然后根據(jù)塔板數(shù)進行調(diào)整，進行嚴(yán)格法模擬。通過靈敏度分析確定 出主要的模擬參數(shù)，如理論板數(shù)、回流比、進料板位置等。確定后進行塔的設(shè)計計算。3.13靈敏度分析1 .靈敏度設(shè)置圖42可變設(shè)計參數(shù)定義圖43A回流比的靈敏度設(shè)置圖43B進料板位置的靈敏度

54、設(shè)置圖43C理論版數(shù)的靈敏度設(shè)置2 .靈敏度分析結(jié)果文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.圖4,4A理論板數(shù)靈收度分析結(jié)果從圖上的分析結(jié)果可以得出適宜的理論板數(shù)為30塊以后，保證一定的設(shè)計裕量，所以選擇30塊板。圖44B回流比靈敏度分析結(jié)果很容易從圖上得到關(guān)于最適宜回流比的取值范圍約大于16.選取一定的設(shè)計裕量，所以根據(jù)圖選擇回流比為17。圖44C進料板位置靈敏度分析結(jié)果從圖上可以看出最適宜的進料板位置應(yīng)該選取第3塊板，這樣理論板數(shù)會最少。27文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.wo【d版本可編輯.歡迎下載支持.3.1.4 ASPEN PLUS 模擬結(jié)果經(jīng)過了靈敏度分析后得到適宜理論板數(shù)37塊、進料板位置為第2塊、回流比為 17,將這些操作參數(shù)帶入模擬過程，會得到每層塔板上較為準(zhǔn)確的流量、組成、溫度 及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的分布，見表4-1和表4-2,并且得到了各組分的汽液相質(zhì)量組成， 見表4-3和表4-4。28文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除.文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.塔板液相溫啜汽相溫度