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甲醇制氢工艺的物料衡算

发布时间:2020-01-13 16:59

1、依据

甲醇蒸气转化反应方程式:

CH3OH→CO↑+2H2↑            (1-1)

CO+H2O→CO2↑+ H2↑           (1-2)

CH3OH分解为CO转化率99%,反应温度280℃,反应压力1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol).

2、投料计算量

代入转化率数据,式(1-3)和式(1-4)变为:

CH3OH→0.99CO↑+1.98H2↑+0.01 CH3OH

CO+0.99H2O→0.99CO2↑+ 1.99H2+0.01CO

合并式(1-5),式(1-6)得到:

CH3OH+0.981 H2O→0.981 CO2↑+0.961 H2↑+0.01 CH3OH+0.0099 CO↑

氢气产量为:    1200m3/h=53.571 kmol/h

甲醇投料量为: 53.571/2.9601ⅹ32=579.126 kg/h

水投料量为:    579.126/32ⅹ1.5ⅹ18=488.638 kg/h

3、原料液储槽(V0101)

进: 甲醇 579.126 kg/h , 水 488.638 kg/h

出: 甲醇 579.126 kg/h , 水 488.638 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 579.126kg/h , 水488.638 kg/h , 总计1067.764 kg/h

出:生成 CO2    579.126/32ⅹ0.9801ⅹ44 =780.452 kg/h

          H 2     579.126/32ⅹ2.9601ⅹ2  =107.142 kg/h

          CO       579.126/32ⅹ0.0099ⅹ28 =5.017 kg/h

     剩余甲醇      579.126/32ⅹ0.01ⅹ32   =5.791 kg/h

     剩余水  488.638-579.126/32ⅹ0.9801ⅹ18=169.362 kg/h

     总计                                   1067.764 kg/h

6、吸收塔和解析塔

    吸收塔的总压为1.5MPa,其中CO2的分压为0.38 MPa ,操作温度为常温(25℃). 此时,每m3 吸收液可溶解CO211.77 m3.此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l及表1—2。

解吸塔操作压力为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  Pco2=pM/RT=0.444/[0.0082(273.15+25)]=7.20kg/ m3

CO2体积量    Vco2=780.452/7.20=108.396 m3/h

据此,所需吸收液量为   108.396/9.45=11.47 m3/h

考虑吸收塔效率以及操作弹性需要,取吸收量为 11.47 3m/h=34.41 m3/h

可知系统压力降至0.1MPa时,析出CO2量为108.396m3/h=780.451 kg/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

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


名称
质量项目
指标%
天然气
甲烷
≥90
乙烷
≤5
丙烷
≤3
稀有气体
≤1
二氧化碳
≤1


3.1.2甲苯

本项目甲苯为大庆市石油化工公司提供,原料采购价为8000元|吨(2014.4.14)。品级为优级品,


名称
质量项目
指标%
甲苯
甲苯
≥99

≤0.05
C8芳烃
≤0.05


3.1.3氢溴酸

本项目氢溴酸为绥化市寿阳化工公司提供,原料采购价为6000元|吨(2014.4.14)。品级为工业级


名称
质量项目
指标%
氢溴酸
主含量
≥48.0%
氯化物
 ≤200ppm
硫酸盐
≤200ppm
碘化物
≤50ppm
重金属
≤5ppm

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