甲醇制氢装置的投资估算结构设计.doc

甲醇制氢装置的投资估算 第一章 工艺设计 ? 1.1.1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↑ + H2 CH3OHF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. 5 MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。 (2)投料量计算 代如转化率数据 CH3OH —→ 0.99 CO↑ + 1.98 2H2↑ +0.01 CH3OH CO + 0.99 H2O　—→ 0.99 CO2↑ + 0.99 H2↑+ 0.01 CO↑ 合并得到 CH3OH + 0.9801 H2O —→　0.9801 CO2↑ + 2.9601 H2↑ + 0.01 CH3OH+ 0.0099 CO 氢气产量为：　　700 m3/h=31.250 kmol/h 甲醇投料量为：　 31.250/2.9601 * 32=337.828 kg/h 水投料量为：　　337.828/32 * 1.5 * 18=285.042 kg/h (3)原料储液槽 (V0101) 进：甲醇 337.828 kg/h，水 285.042 kg/h。 出：甲醇 337.828 kg/h，水 285.042 kg/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 337.828 kg/h，水 285.042 kg/h，总计622.87 kg/h 出：生成CO2　　337.828/32 * 0.9801 * 44=455.370 kg/h 　　　 　H2　　　 337.828/32 * 2.9601 * 2=62.500 kg/h 　　　 　CO　　337.828/32 * 0.0099 * 28=2.926 kg/h 　　剩余甲醇　 337.828/32 * 0.01 * 32=3.378 kg/h 　　剩余水　　 285.042- 337.828/32 * 0.9801 * 18 =98.796 kg/h 总计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　622.87 kg/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CO211.77 m3. 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: 　　　　　　　　　　 11．77-2．32=9.45 0.4MPa压力下 ρCO2 = pM /RT =4 * 44/[0.082 * (273.15 + 25)] =7.20 kg/m3 CO2体积重量 V CO2 =455.370/7.20 =63.232 m3/h 据此，所需吸收液的量为 63.232/9.45 =6.691 m3/h 考虑吸收塔效率以及操作弹性需要，取吸收液量为6.691 * 3=20.074m3/h 系统压力降至0.1MPa时，析出CO2 量为 86.510 m3/h = 455.370 kg/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物料量。 1.1.2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 + 0.6 p水=1.5MPa ?初设 T=170℃　　 p甲醇=2.19MPa; p水 =0.824MPa 　　　　　　　　　p总 =1.3704MPa 1.5MPa 再设 T=175℃ 　　p甲醇=2.4MPA; p水 0.93MPa 　　　　　　　　p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49.66 kj/mol,于是在转化器内需要共给热量为： Q反应=337.826*0.99/32*1000*(-49.66) 　　　 =-5.190*105 kj/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320℃，导热油温降设定为5℃，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： 　　Cp320℃=4.1868*0.68=2.85 kj/(kg．K),Cp300℃=2.81 kj/(kg．K) 取平均值　　　　　Cp=2.83 kj/(kg．