甲醇裂解制氢工艺设计计算VIP专享VIP免费

目录1.甲醇制氢工艺设计41.1甲醇制氢工艺流程41.2物料衡算41.3热量衡算62.反应器设计92.1工艺计算92.2结构设计133.管道设计4.自控设计5.技术经济评价、环境评价6.结束语7.致谢8.参考文献CO+H2O->CO2t+H2t(1-2)序号CH30HH20C02COH2(1-1)1、甲醇制氢工艺设计1.1甲醇制氢工艺流程甲醇制氢的物料流程如图1—2。流程包括以下步骤：甲醇与水按配比1：1.5进入原料液储罐，通过计算泵进入换热器(E0101)预热，然后在汽化塔(T0101)汽化，在经过换热器(E0102)过热到反应温度进入转化器(R0101),转化反应生成H：、CO,的以及未反应的甲醇和水蒸气等首先与原料液换热(E0101)冷却，然后经水冷器(E0103)冷凝分离水和甲醇，这部分水和甲醇可以进入原料液储罐，水冷分离后的气体进入吸收塔，经碳酸丙烯脂吸收分离CO2,吸收饱和的吸收液进入解析塔降压解析后循坏使用，最后进入PSA装置进一步脱除分离残余的CO"co及其它杂质，得到一定纯度要求的氢气。1.2物料衡算1、依据甲醇蒸气转化反应方程式:CH,OH->COt+2H2tE0102过热器E20L01T0101E01C6TQ1O2冷凝器吸收塔R0102转化器TO1D3P01M解析塔VO101P0102原料液贮罐泵X图1—据此，所需吸收液量为108.396/945=11.47ni/hCH,OH分解为CO转化率99%,反应温度280°C,反应压力1.5MPa,fi?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⑴4)变为：CH,OH->0.99COt+1.98H,t+0.01CH3OHCO+0.99HjO~0.99CO2t+1.99H2+0.01CO合并式(1-5),式(1-6)得到：CH,OH+O.981H2O->0.981CO2t+0.961H2t+0.01CH3OH+0.0099COt氢气产量为：1200m3/h=53.571kmol/h甲醇投料量为：53.571/2.9601x32=579.126kg/h水投料量为：579.126/32xl.5x18=488.638kg/h3、原料液储槽(V0101)进：甲醇579.126kg/h,水488.638kg/h出：甲醇579.126kg/h,水488.638kg/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579.126kg/h,水488.638kg/h,总计1067.764kg/h出：生成co2579.126/32x0.9801x44=780.452kg/hH2579.126/32x2.9601x2=107.142kg/hco剩余甲醇579.126/32x0.0099x28=5.017kg/h579.126/32xO.Olx32=5.791kg/h剩余水488.638-579.126/32x0.9801x18=169.362kg/h总计1067.764kg/h6、吸收塔和解析塔吸收塔的总压为1.5MPa,其中CO2的分压为0.38MPa,操作温度为常温(25°C).此时,每山吸收液可溶解CO211.77数据可以在一般化工基础数据手册中找到，二氯化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度数据见表1一1及表1-2o解吸塔操作压力为0.IMPa,CO2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p+=pM/RT=0.4x44/[0.0082x(273.15+25)]=7.20kg/m3据此，所需吸收液量为108.396/945=11.47ni/hCO】体积量Vg=780.452/7.20=108.396m3/h则导热油用量w=Q反应/©At)=8.90x10’/(2.83x5)二62898kg/h考虑吸收塔效率以及操作弹性需要，取吸收量为11.47m3/hx3=34.41m3/h可知系统压力降至O.IMPa时，析出CO2量为108.396m3/h=780.451kg/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1一2.1-3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侧其汽相分率必然是甲醇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0.4pl|W+0.6p4c=1.5MPa初设T=170+Cp甲防=2.19MPa;p=0.824MPap总=1.3704<1.5MPa再设T=175*Cp甲防=2.4MPa;p，乂=0.93MPapfZ.=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反应=579.126x0.99/32x1000x(-49.66)=-8.90x105kj/h此热量由导热油系统带来，反应温度为280°C,可以选用导热油温度为320°C,导热油温度降设定为5°C,从于•册...