Файл: Караваев М.М. Промышленный синтез метанола.pdf

Всего. .

1000,0 100,00 161,6

557,7

3234,5

100,0

1,47 . 2926,2

100,9

2,22

Содержание

объемн. %

мольные доли

окиси углерода СО . . .

1 0 ; 0

а

водорода Н 2 ..........................

64,0

в

двуокиси углерсда С02 .

6,0

с

инертных компонентов

W О о

і

( N , + C H 4) ..........................

Суммарное содержание компонентов в исходной

газовой смеси равно:

(а -+-

+ Ь + с + I) = 1.

углерода в метанол х,

сте­

О п р е д е л и т ь степень .превращения окиси

У с л о в н ы е о б о з н а ч е н и я

а, Ь, с, і — содержание СО,

Н2, С02, (N., +

CHj)

в исходном газе, мольн. доли;

Р — общее давление в системе', кгс/см2; рСо,

Рн2, Рсо2PNit+cн . РСН3он,

Р н 2о — парциальные давления

компонентов,

кгс/см2-; Ѳ и л — приведенные тем­

пература

и давление; ТІ<Р

и

Ркр — критические температура (К)

и давление

(кгс/см2);

Кр — константа

равновесия при

заданных температуре

и давлении;

СО +

2Н2

I

СН3ОН

С 02 +

2

Н2 q=±: СО + НпО

Содержание каждого компонента в равновесной газовой смеси определяют

по следующим формулам.

О к и с ь у г л е р о д а

[СО] ~

а — ах + су

где ах ■— количество окиси углерода,

превращенной в метанол по реакции 1, а

су — количество окиси углерода, полученной по реакции 2.

В о д о р о д

[HJ2 = £>— 2ах — су

где 2ffx- — количество водорода,

превращенного в метанол по реакции 1\ су —

количество водорода, превращенного в воду по реакции 2.

Д в у о к и с ь у г л е р о д а

[СОо] = с — су

мольн. доли

объем». %

[СО]

(а — ах т- су)

а — ах + су

1 — 2ах

■100

b — 2ах — су

[Hd

{Ь— 2ах — су)

1 — 2ах

• 100

[СО,]

(с — су)

с — су

■100

1 — 2ах

[N, + СН<]

1

■100

1 — 2ах

[СН3ОН]

ах

ах

•100

1 — 2ах

[Н,0]

су

су

■100

1 — 2‘ах

В с е г о

1 — 2ах

ГосГ

Парциальные давления компонентов (кгс/см2) рассчитывают по формулам:

а — ах + су

Р с о =

1_ 2 а х Р

P(N2+ch4) —

і _ 2 ах

Р

Ь— 2ах — су

Рсн3он =

1 — 2ах

Р

Рн2 =

1 - 2 ах

Р

Рсо2=

с — СУ

„

су

1 — 2ах

Р

РН„0 — 1 _

2ах

Для реакций 1 и 2 константы равновесия Кр и Кр через парциальные дав­

ления находят по уравнениям:

Рсн,ОН

ах (I — 2ах)-

Кр~

РноРСО “

( Ь - 2 а х - с у у - ( а - а х +

су) Р2

(І)

К' _

Рсо РНз°

_

(д — ах + су)су

:

ЛР — РС02 РН2

(с — Су) (в — 2ах — су)

( >

мам ( В в е д е н с к и й

А. А.

«Термодинамические расчеты нефтехимических

процессов. Л.,

Гостоптехиздат.

1960. 576 с.).

Приведенные температуры Ѳ и дав­

ление я для 533 К и 50 кгс/см2 составляют:

д л я о к и с и у г л е р о д а

Т -

533

Р

50

, іг.

Ѳ~

Гкр — 134,1 — 3 *97

Ркр

— 34,53— І>45

д л я в о д о р о д а

(при вычислении

Ѳ и д. для

водорода к критическим

параметрам Т кр

и Р кр прибавляют 8)

Ѳ=

Т

533

50

= 2,4

7*р +

8 -

32,3 +

8 - 13>04

кр

8

12,8 +

8

л л я м е т а н о л а

л

Т

533

50

:0,64

0 ~

Т кр

=

513

— ] -04

кр

78.7

/<ѵ =

Yci -ц он

------ — = 0,745

Аналогичным образом находят константу активности для реакции 2; она

равна Ку =,0,873.

Kj и К]

для реакций 1 и 2, независя­

Рассчитывают константы равновесия

щие от давления, по следующим уравнениям:

3971

— 7,4921g Т + 0,00177Т — 0,311 • ІО-7 Г2 + 9,218

lg /С/ = —у —

2203,24

5,1588- ІО-5 Т — 2,5426* ІО-7 Т2 + 7,461 • 10-11 Т 3 + 2,3

lg к/ = —

Для заданных значении давления н температуры константы равновесия

равны:

К

Кі

1.95-10-3

К р = - у - =

K ' = - j p - = 1,34-10-

Р

К у

• Для определения х

и у

решают совместно уравнения (1) и (2) как систему

вой смеси по приведенным

выше формулам. Результаты расчетов следующие

(в объемн. %):

со2 ................. .

.

5,97

Н20 .........................

1,01

с о ............. .

.

4,54

СН3О Н ................

7,23

Н2 ................ .

.

57,19

В с е г о . . .

100,00

(N.+CH,) . . .

.

24,06

дике, разработанной

в Северодонецком филиале ГИАП, для агрегата синтеза

с совмещенной насадкой.

приведены в табл. 1.

И с х о д н ы е д а н н ы е

О п р е д е л и т ь

расход

исходного газа, количество продувочного газа,