ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2024
Просмотров: 131
Скачиваний: 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
||
|
|
|
Баланс цикла синтеза метанола (на 1 т метанола-сырца) |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Исходный |
Газ на входе |
Газ на выходе |
Танковые |
Газ |
перед |
Продувочные |
Метанол-сырец |
|
|||||||
Компоненты |
газ |
в колонну |
из колонны |
газы |
сепаратором |
газы |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м3 |
объем«. |
м3 |
объем». |
м3 |
объемы, |
м3 |
объемы. |
м3 |
объемн. |
м3 |
объемн. |
|
объемы. |
КГ |
0/ |
|
% |
% |
% |
м3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
% |
|
% |
|
% |
% |
/о |
|||||
СО ............. |
25,5 |
1,00 |
218,5 |
0,91 |
200,8 |
0,89 |
5,24 |
12,13 |
193,0 |
0,9 |
2,59 |
0,9 |
— |
— . |
— |
— |
с о ................ |
752,3 |
29,50 |
3111,8 |
12,96 |
2398,7 |
10,66 |
7,50 |
17,40 |
2359,5 |
11,0 |
31,70 |
11,0 |
— |
— |
— |
— |
н 2 ................. |
1729,1 |
67,81 |
17409,1 |
72,54 15909,9 |
70,72 |
18,70 |
43,46 15680,0 |
73,1 211,17 |
73,1 |
— |
— |
— |
— |
|||
сн 4 ............. |
13,8 |
0,54 |
786,0 |
3,28 |
786,4 |
3,51 |
4,30 |
10,00 |
172,2 |
3,6 |
9,88 |
3,6 |
— |
— |
— |
— |
n 2 ..................... |
29,3 |
1,15 |
2474,6 |
10,31 |
2482,9 |
11,03 |
4,80 |
11,16 |
2445,3 |
11,4 |
32,86 |
11,4 |
— |
— |
— |
— |
(СН3)20 . . . . |
— |
— |
— |
— |
17,1 |
0,07 |
2,50 |
5,81 |
— |
— |
— |
— |
14,60 |
2,05 |
30 |
3,( |
сн3он . . . . |
— |
— |
— |
— |
640,3 |
2,85 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
640,30 |
89,82 |
915 |
'91.! |
С4Н9ОН . . . . |
— |
— |
— |
— |
3,3 |
0,01 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
3,30 |
0,46 |
11 |
1. |
Н20 ............. |
|
— |
|
|
54,7 |
0,26 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
54,72 |
7,67 |
44 |
4 / |
Всего . . 2550,0 100,00 24000,0 100,00 22494,1 100,00 43,04 100,00 21450,0 100,0 288,20 100,0 712,92 100,00 1000 100,і
Содержание метанола-сырца |
в |
газе па |
входе в колонну синтеза при 35 |
С |
с0 = 0. Теплосодержание |
газа |
на входе |
в колонну находим по рис. |
38; |
/ вх —9 ккал/м3. Затем из уравнения теплового баланса определяется теплосодер жание газа /цых.:
I вых. |
184 000-9— 10 000 |
= 9,55 ккал/м3 |
172 500 |
Рис. 38. Зависимость теплосодержания газовой смеси от температуры при различной концентрации метанола в газе при 300 кгс/см2:
і 2 3 4 5 6 7 8 '9 я 10 — концентрации метанола |
соответственно 0%, 0,005%, 0,01%, |
|||||
6,015%, |
6,02%, |
0,025%. |
0,03%, |
0,035%, |
0,045%, |
0,056%. |
126
При |
содержании 0,0458 |
кг/м3 |
метанола'' |
и,теплосодержании газа |
/ вых. = 9,55 |
ккал/м3 температура |
газа . на |
выходе из |
колонны синтеза равна |
123 °С (см. рис. 38). |
|
|
|
|
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Расчет полочной насадки колонны синтеза
И с х о д н ы е д а н н ы е
Содержание метанола в газе на выходе из колонны (см. табл. 2) равно 2,85 объемн. %, или в вес. % оно составит:
4,6-1,67-1000-100
10,4%
184 000-0,397
где 0,397 — плотность газа, кг/м3. Температура газа
на входе в колонну — /вх = 35° С между корпусом колонны и катализаторной коробкой (в щели) — ^Щ= 45°С
на выходе из теплообменника до поступления на I полку — 7Г= 335°С
на входе в I полку катализаторной коробки (в центральной трубе)—/ц=340 °С температура начала реакции /н. р. == 335 °С
на выходе из катализаторной коробки — tK= 355 °С Повышение температуры газа
вщели — Д^щ = 1 0 °С
вцентральной трубе — Д/ц = 5 °С Общие потери тепла — А/пот. = 15 °С
Тепловой эффект реакции синтеза метанола — 750 ккал/кг.
Теплоемкость газа—0,74 ккал/(кг-град). Размеры катализаторной коробки
диаметр кожуха — 1100 X 14 мм (DK= 1100—2 • 14 = 1072 мм)
диаметр центральной трубы — с1ц = 245 X 5 мм диаметр чехлов для термопар d4 — 51 X 2 мм
диаметр труб холодного байпаса dn= 56 мм высота смесителя между полками /ісм = 350 мм
Сечение слоя катализатора на полке равно:
Sk= -J - (ö ’ - d 3 - 4 d 2 -1 0 r f2 ) =
r = — (1,072= — 0,245- — 4-0,051- — 10-0,0562) = 0,82 м2
Тепловой расчет насадки. При образовании 10,4% метанола температура газа повышается на:
Отсюда повышение температуры газа при образовании 1% метанола соста
вит:
о 13 °с
10,4 — 1и-10 L
Доля газа, подаваемого по холодным байпасам (х), рассчитывается по урав нению теплового баланса катализаторной коробки:
п о с т у п а е т р а с х о д у е т с я
(1— X) (т+ А г р + хівх.= /к + (1—X) (гщ— t B X _ )
Откуда X = 0,246 или 24,6%.
127
Тогда объем газа, подаваемый в колонну по основному ходу, составит:
|
100 — 24,6 |
^ 138 800 м3/г |
184 000--------j0Q |
||
или |
|
|
G = |
138 800-0,397 ^ |
55 100 кг/ч |
а по холодным байпасам: |
24,6 |
|
|
|
|
184000100 — 45200 м3/ч |
||
или |
|
|
G' = |
45 200-0,397 ^ |
17 900 кг/ч |
Расчет катализаторнон коробки
Объем и высота катализатора на 1 полке. Принимаем температуру газовой смеси после смешения /см = 335 °С. Температура холодного газа /б = 35 °С.
Количество холодного газа, подаваемого на I полку, находят по формуле:
/и — tcu |
340 — 335 |
О' = G |
= 55 ЮО-340^ 35- = 900 кг/ч |
Тогда общее количество газа, поступающего на I полку, составит:
55 Ю0 + 900 = 56 000 кг/ч
Температура газа, подаваемого на 1 полку, равна 335 °С. Если принять тем пературу газа па выходе из I полки, равной 370 °С, то в результате реакции тем пература газа повысится на:
370 — 335 = 35 °С
Принимаем высоту катализаторной коробки Н = 7,33 м (по чертежу), а вы соту 1 полки hl = 1,15 м. Потерн тепла в щели и центральной трубе пропорцио
нальны высоте катал изаторной |
коробки и на I полке составят: |
|
|
1,15-55 100 |
_ „ |
15' |
7,33-56 000 |
— 2.32 °с |
Таким образом повышение температуры газа по слою катализатора на I пол ке равно:
35 -f 2,32 = 37,32 °С
Содержание метанола на выходе из I полки:
37,32
----:------ч 7г\о/.
10,13 —
Рис. 39. Кривая для определения температурного режи ма катализаторных коробок колонн синтеза метанола.
Состав циркуляционного |
газа |
(объемн. |
%) : СО2= 0,9, С О = І1, |
Нз=б9,2, |
N2= |
15,63, СН |
,=3,27. |
128
По рис. 39 находим массовую скорость:
10е |
= 88500 кг/(см3- ч) |
||
g |
|||
Объем катализатора на I полке равен: |
|
||
56000 |
„„ „ |
||
88 500 |
— °>63 м |
||
Высота I полки составляет: |
|
|
|
0,63 |
4- 0 ,3 5 = |
1,12 м |
|
0 32 |
|||
т. е. расхождение с принятой высотой (/іг = |
1,15 м) минимальное, следователь |
||
но, высотой задались верно. |
|
|
|
Объем и высота катализатора на II полке. Принимаем температуру после
смешения газов 340 °С.
Количество холодного газа, подаваемого на II полку, составит:
|
370 — 340 |
|
5500 кг/ч |
|||
56 000 • 3^'q + |
3g' = |
|||||
Общее количество газа, поступающего на II полку, равно: |
||||||
56 000 + 5500 = |
61 500 кг/ч |
|||||
Количество метанола, образовавшегося на I полке, равно: |
||||||
3,7 |
|
|
|
2062 кг/ч |
||
-JQQ- • 56 000 = |
||||||
Содержание метанола в газе после смешения: |
||||||
|
2062 |
100 = |
3,36% |
|||
|
61 500 |
|||||
Текущая массовая скорость равна (см. рис. 39): |
||||||
10° |
= |
95 500 кг/(м*-ч) |
||||
10 4 |
||||||
Текущий объем катализатора до |
II |
полки составит: |
||||
|
61500 |
|
„ |
„ |
||
|
96 500 ~ °.64 |
м |
||||
Принимаем температуру газа на выходе из |
II полки 365 °С. Тогда повышение |
|||||
температуры за счет реакции составит: |
|
|
||||
|
365 — 340 = |
25 °С |
||||
Принимаем высоту II полки Л, = |
1,2 |
м. |
Потери тепла по высоте II полки |
|||
будут равны: |
|
|
|
|
|
|
1Ч. |
1,2-55 100 |
|
|
|||
|
------------- 9 91 °Г |
|||||
0 |
7,33-61 |
500 |
------ь |
|||
Повышение температуры по высоте слоя катализатора: 25 + 2,21 = 2 7 ,2 1 °С
При повышении температуры на 27,23 °С концентрация метанола составит:
27,21
10,13 = 2,7%
9—2402 |
129 |
